Электроизмерительные приборы: Методические указания к выполнению лабораторной работы

Цель работы: ознакомление с принципом действия основных элек­троизмерительных систем, понятием классов их точности и проведение поверки аналогового электроизмерительного прибора.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Физическая величина - свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходя­щих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них.

Наука метрология - наука об измерениях физических величин, ме­тодах и средствах обеспечения их единства и способах достижения тре­буемой точности.

Предметом дисциплины "Метрология" является извлечение количе­ственной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точно­стью и достоверностью.

Основными разделами метрологии являются научная и законода­тельная метрология.

Центральной проблемой (задачей) метрологии является нахождение истинного значения измеряемой физической величины.

Действительное значение физической величины - её значение, най­денное экспериментальным путем и настолько приближенное к истинно­му, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Измерение физической величины есть процесс нахождения ее значе­ния с помощью средства измерения.

К средствам измерений относятся: измерительные меры, измери­тельные преобразователи, измерительные установки и измерительные ком­плексы, содержащие ПК для хранения и пользования измерительной ин­формации.

Измерительные преобразователи физических величин делятся на аналоговые (непрерывного действия), аналого-цифровые и цифро-аналоговые.

Аналоговые электрические измерительные механизмы (ИМ) можно считать электромеханическими преобразователями, на входе которых дей­ствует электрическая величина (ток, напряжение, мощность), а выходной величиной является угловое перемещение подвижной части прибора.

Электрические величины и их характеристики

Характеристиками постоянного тока (напряжения) являются их зна­чения и полярность. Переменный периодический электрический сигнал (напряжение или ток, зависящие от времени) характеризуется мгновенным U (t), средним U_c, средневыпрямленным и„ и среднеквадратичным или действующим U_g значениями:

О) (2) (3)

Переменное мгновенное гармоническое напряжение некоторой час­тоты да имеет синусоидальную форму и определяется выражением:

 (4) где и,,,, <о,<р₀ - амплитуда, частота и начальная фаза являются параметрами

гармонического сигнала. Легко показать подстановкой (4) в (1) и (3), что для гармонического

сигнала U(c) = 0, a U_g= -f=.

V2

Средневыпрямленное значение гармонического сигнала определяет­сяAnnuvnnfj'

В основе действия аналогового электроизмерительного прибора ле­жит превращение электрической энергии в другие виды энергии, напри­мер, механическую, тепловую и т.д.

Принципиальная схема электрического ИМ состоит из двух частей: электрической системы и отсчетного механизма.

Отсчетный механизм имеет шкалу и указатель (стрелка или световой «зайчик»), который служит для определения точки шкалы, соответствую­щей отсчету измеряемой величины в процессе её прямого измерения.

В основе действия аналого-цифрового преобразователя лежит преоб­разование аналогового электрического сигнала в последовательность ко­ротких импульсов. В цифровом электронном приборе измерительная ин­формация выводится в виде числа на цифровой индикатор.

Все электроизмерительные приборы (аналоговые и цифровые) клас­сифицируются по следующим основным признакам:

а) по степени точности, которая определяется классом точности прибора. Согласно ГОСТ 1845-59 имеется 8 классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0;

б) символом, указывающим принцип действия прибора (табл. 1);

в) род тока - постоянный (-), переменный ( " );

г) рабочее положение прибора - вертикально (t, -L), горизонтально

д) пробивное напряжение изоляции (2 кВ).

ТйЛтттхтто1

Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора

Чувствительностью «S» электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя Дп к измеряе­мой величине ДА, вызывающей это перемещение -S=AnMA. Величина, обратная чувствительности прибора, определяет его цену деления: С=дА/Дп. Цена деления зависит от верхнего предела измерения прибора (Ащах) и от числа делений на шкале (N): C= Amu/N.

Погрешности приборов. Класс точности

Различают следующие виды погрешности электроизмерительных приборов: абсолютные, относительные и приведенное. Абсолютные Д и относительные е погрешности определяются по формулам:

(6) (7)

где а-истинное;

х - измеренное значение физической величины.

Приведенная погрешность выражается в процентах диапазона шкалы измерений:

 (8)

где Хщ- номинальное (наибольшее) значение измеряемой величины; Дт - максимальное значение абсолютной погрешности прибора.

Цогрешности ИМ зависят от условий их работы. Условия, при кото­рых производится градуировка ИМ, называют нормальными условиями, а общую погрешность прибора при этих условиях называют основной по­грешностью.