Устройство, принцип действия и характеристики основных электроизмерительных приборов физического практикума, страница 2

Принципиальной особенностью приборов электромагнитной системы является высокая неравномерность их шкал. Это объясняется тем, что магнитное поле неподвижной катушки пропорционально величине измеряемого тока, протекающего по её виткам. С увеличением этого тока увеличивается и намагниченность ферромагнитного сердечника. Поэтому можно предположить, что вращающий момент сердечника М_с пропорционален квадрату тока: М_с=k₁I² , где k₁- коэффициент, зависящий от числа витков в катушке и конструкции прибора.

Противодействующий момент спиральной пружины остаётся пропорционален углу поворота сердечника: М_п=k₂α, где k₂ – жёсткость.

Равновесие системы достигается при равновесии системы: М_с= М_п, т.е. α=k₁I² (1), где k=k₁/k₂.

Как следует из соотношения (1), приборы электромагнитной системы имеют квадратичную шкалу с сильно сжатым начальным участком. Этим объясняется их непригодность для измерения малых токов и напряжений. По точности измерений они уступают приборам магнитоэлектрической системы, кроме того, они более чувствительные к внешним магнитным полям.

К достоинствам приборов электромагнитной системы следует отнести их высокую надёжность и устойчивость к перегрузкам. Вследствие квадратичной зависимости угла поворота указателя от величины измеряемого тока приборы этой системы обеспечивают возможность проведения измерений в цепях как постоянного, так и переменного токов.

Чувствительность и цена деления стрелочных электроизмерительных 

    приборов:

Чувствительностью S прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя dα к изменению измеряемой величины dx, вызвавшего это перемещение: S= dα/ dx.

Размерность чувствительности определяется характером определяемой величины х.

Величина, обратная чувствительности C=1/S, называется ценой деления прибора. Она равна значению измеряемой величины, вызывающей отклонение указателя на одно деление шкалы прибора.

В общем случае, цена деления представляет собой разность значений измеряемой величины для двух соседних меток шкалы. Цена деления зависит от верхнего x_max и нижнего x_min пределов измерений прибора и числа деления N, заключённых между этими пределами: (x_max- x_min)/N.

Пределы измерений, многопредельные приборы:

Значение измеряемой величины x_max , при котором указатель прибора отклоняется до конца шкалы, называется пределом измерений данного прибора.

Электроизмерительные приборы могут иметь несколько пределов измерений. В отличие от обычных приборов они имеют несколько входных клемм и оснащены соответствующими переключателями пределов. Такие приборы называются многопредельными, поскольку их электрическая схема предусматривает изменение интервалов измеряемой величины. Достоинством таких приборов является возможность замены нескольких однотипных приборов с различными пределами измерений.

Большинство многопредельных приборов имеют одну шкалу. В таких случаях нахождение измеряемой величины связано с пересчётом. Пересчёт заключается в умножении отсчёта по прибору, снятого в относительных единицах шкалы на переводной коэффициент: m=x_max/N, где x_max – максимальное значение величины, которое можно измерить на данном пределе, N – безразмерное число, стоящее против последнего деления прибора.

Иногда многопредельные приборы оснащаются несколькими шкалами, тогда отсчёт измерений должен производится по шкале, соответствующей выбранному пределу измерения.

Погрешности измерений, класс точности:

Очевидно, что в зависимости от характеристик используемого прибора, измерение той или иной электрической величины производится с определённой точностью.

В качестве действительного значения измеряемой величины х₀ принимается величина, измеренная образцовым прибором. Разность между показателем х используемого прибора и действительным значением измеряемой величины х₀ называется абсолютной погрешностью: Δх=х-х₀ .

Обычно точность измерений характеризуется относительной погрешностью, представляющей собой отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины: ε_отн=+- Δх/х_0.