Методическое пособие для подготовки к лабораторным работам по темам: Волновая оптика. Квантовая оптика. Квантовая механика и ядерная физика, страница 36

  Наиболее распространенными являются приборы магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем.

  В приборах  магнитоэлектрической системы  используется действие магнитного поля (постоянного магнита) на подвижную рамку с током. Приборы этой системы имеют равномерные шкалы, обладают высокой чувствительностью и точностью, но пригодны только  для постоянного тока. Недостатком приборов этой системы, является низкая механическая и электрическая прочность.

  Принцип действия приборов  электромагнитной  системы основан на втягивании ферромагнитного сердечника в магнитное поле тока, протекающего по обмотке неподвижной катушки. К достоинствам приборов этой системы можно отнести простоту конструкции, большую механическую прочность, выносливость к перегрузкам, пригодность как для постоянного, так и для переменного тока; к недостаткам - неравномерность шкалы, зависимость  от внешних магнитных полей, низкую чувствительность.

  В приборах  электродинамической  системы используется взаимодействие магнитных полей токов, протекающих по обмоткам неподвижной и подвижной катушек. Приборы электродинамической системы обладают высокой точностью и применяются для  измерения тока, напряжения и мощности как постоянного,  так и переменного токов. Недостатки этих приборов те же, что и у приборов электромагнитной системы.

Условные обозначения системы электроизмерительных

приборов.

Система прибора	Условные  обозначения
Магнитоэлектрическая Электромагнитная Электродинамическая

  Наиболее важные технические характеристики приборов, в том числе и измерительная система,  обычно приводятся на шкалах в условных обозначениях.

  Очень важной характеристикой любого прибора является его точность. По степени точности приборы делятся на классы. ГОСТ 8.401-81 устанавливает следующие классы точности для приборов:

 

          0,05       0,1       0,2       0,5       1,0        1,5       2,5       4,0

  Число, обозначающее класс точности, равно предельному допустимому значению основной погрешности прибора, выраженного в % от диапазона измеряемой величины. Другими словами, если абсолютная погрешность  прибора Da, а предельное значение измеряемой величины a_ПРЕД, то класс точности имеет смысл относительной ошибки прибора:

                      %                                                                  (1)

выраженной в процентах.

  Абсолютная погрешность прибора (предельная допустимая ошибка) равна, следовательно,

                      Da= a_ПРЕД 0.01e_П                                                                     (2)            

  Например, для вольтметра класса точности 0,2, рассчитанного на измерение напряжений не выше 300 В, абсолютная погрешность составляет 

                      DU = 300 0,01 0,2 = 0,6 В

  Если класс точности понижается, а предел измерений  остается прежним, то абсолютная погрешность возрастает.

  Так, изменив класс точности вольтметра с  0,2  на   0,5,  получаем

                       DU = 300 0,01 0,5 = 1,5 В

  Принято считать абсолютную погрешность прибора Da  одинаковой для всей шкалы. Из этого условия следует, что относительная погрешность измерения, вычисленная по формуле:

                      %                                                                              (3)

зависит от измеряемой величины a .

  С возрастанием a относительная погрешность уменьшается, достигая при a = a_пред  минимального значения e = e_п. Например, если , то e = 2 e_{п ,}  а если , то e = 10e_п.  Из примеров видно, что относительная погрешность измерения в первой половине шкалы значительно хуже, чем во второй. Отсюда вытекает практическое правило: прибор желательно использовать так, чтобы все измерения проходили во второй половине шкалы. С этой целью пользуются многопредельными (многошкальными) приборами.

  Если измеряемая величина a значительно ниже, чем a_пред, прибор необходимо  переключить на меньший предел измерения, увеличив тем  самым отклонение стрелки и точность измерения. Из (3) и (2) имеем:

  Так, продолжая предыдущий пример, измерение напряжения U = 30В  следует проводить, переключив вольтметр с предела 300В на самый чувствительный предел, охватывающий измеряемое напряжение, например, на предел 75В. При классе точности 0,5 получаем снижение относительной погрешности измерения с  e₁=  0,5% =5%  до    e₂ = 0,5% =1,25%.

  Переключение на новый предел измерения означает одновременно и изменение цены деления шкалы прибора ( a_пред/ число дел. ). Если рассмотренный выше вольтметр имеет 150 делений, то цена деления при переключении с предела 300 В на предел 75 В  изменяется с 2 В на 0,5 В, т.е. во столько же раз, во сколько изменяется предел.

Условные обозначения технических характеристик приборов.

Условные обозначения	Техническая характеристика
60°                    2.5   или      ~ ~ 50 Гц	Класс точности прибора  Прибор пригоден; только для постоянного тока  только для переменного тока  как для постоянного, так и для  переменного тока Частота  50   Гц Вертикальная установка прибора      Горизонтальная установка         прибора Наклонная установка прибора под углом 60° Изоляция прибора испытана напряжением 2кВ Предостерегающий знак высокого напряжения