Электротехника и электроника (стр. 10 из 19)

а) приборы электромагнитной системы могут применяться в цепях постоянного и переменного тока;

б) шкала прибора неравномерна, сильно сжата в начальной части.

Достоинства электрических измерительных приборов электромагнитной системы: простота и надежность конструкции, небольшое потребление мощности.

Недостатки: невысокая чувствительность к измеряемой величине, относительно низкая точность (класс точности до 1.0), большая чувствительность к внешним магнитным полям.

Вращающий момент электромагнитного измерительного механизма

М_вр

.

Если противодействующий момент создается с помощью упругих элементов, то для режима установившегося отклонения

( M. 6

.

5

)

6.2 Основные характеристики электрических измерительных приборов

6.2.1 Статическая характеристика. Статическая характеристика измерительного прибора – зависимость выходного сигнала y от входного сигнала x в статическом режиме работы указанного прибора.

Статическая характеристика в общем случае описывается нелинейным уравнением

y

f (x).

Так, например, для электронных измерительных приборов магнитоэлектрической системы статической характеристикой будет являться уравнение (6.3), в котором входным сигналом будет являться электрический ток I , а выходным – угол поворота катушки

:

S I .

Поскольку S const , то статическая характеристика

W

электроизмерительного прибора магнитоэлектрической системы линейная.

6.2.2 Погрешность. Абсолютная погрешность прибора в данной точке диапазона измерения равна

x_и (

6

.

6

) где x - показание прибора; x_и - истинное значение измеряемой величины.

Однако в связи с тем, что истинное значение чаще всего неизвестно, на практике вместо него используется действительное значение x_д, в качестве которого применяют либо среднее арифметическое значение ряда измерений, либо показания образцового прибора.

Очевидно, что абсолютная погрешность прибора выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина.

Абсолютная погрешность прибора не характеризует в полной мере точность измерения, поэтому при измерениях определяется также относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к истинному (действительному) значению измеряемой величины

(

, ⁶ xи xд .

7

)

или в процентах

(

x_д 100%. ₆

.

8

)

Приведенная погрешность

электрического измерительного прибора равна отношению абсолютной погрешности к нормирующему значению x_N , которое принимается равным верхнему пределу измерений

(если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы) или диапазону измерения (если нулевая отметка находится внутри диапазона измерений):

, x_N

или в процентах

(

x_N 100%. ₆

.

9

)

Погрешность электроизмерительного прибора зависит от условий проведения измерений. Различают основную и дополнительную погрешности.

Основная погрешность – это погрешность, существующая при нормальных условиях, которые указаны в нормативных документах, регламентирующих правила испытания и эксплуатации электроизмерительных приборов.

Под нормальными условиями, например, могут пониматься:

- температура окружающей среды (+20

2) ⁰С;

- положение прибора горизонтальное, с отклонением от горизонтального не превышающим

2 ⁰С;

-

относительная влажность (6515)%;

-

практическое отсутствие внешних магнитных и электрических полей; - частота питающей сети (501) Гц и так далее.

Дополнительная погрешность возникает при отклонении условий испытания и эксплуатации прибора от нормальных.

Например, приведенная погрешность электронно-измерительных приборов при нормальных условиях не превышает 1%. Если же температура окружающей среды лежит вне указанного в нормальных условиях диапазона, то приведенная погрешность может превышать 1%.

6.2.3 Класс точности. Класс точности электронных измерительных приборов – обобщенная метрологическая характеристика, определяемая пределами допустимых основной и дополнительной погрешностей.

Класс точности К стрелочных и самопишущих приборов, как правило, обозначается одним числом, равным максимально допустимому значению основной приведенной погрешности, выраженной в процентах:

(

К x_N 100 6

.

1

0

)

Электронные измерительные приборы делятся на 8 классов точности: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0.

Пример: Милливольтметр со шкалой до 50 мВ имеет класс точности

К =0,5. Определить максимальную абсолютную погрешность электронного измерительного прибора.

Решение:

Из (6.10) следует, что максимальная абсолютная погрешность при измерениях во всем диапазоне равна

K x

0,25 мВ.

100

6.2.4 Вариация. Вариация показаний электроизмерительного прибора – это наибольшая разность его показаний при одном и том же значении измеряемой величины.

Основной причиной вариации является трение в опорах подвижной части прибора.

Вариацию определяют, сравнивая показания электроизмерительного прибора, считанные один раз после установки требуемого значения измеряемой величины подходом снизу (со стороны меньших значений), а другой раз – подходом сверху (со стороны больших значений).

6.2.5 Цена деления. Цена деления электроизмерительных приборов численно равна изменению измеряемой величины, вызывающему перемещение указателя (стрелки) на одно деление.

При равномерной шкале цена деления равна отношению предела измерения электроизмерительного прибора x_m к числу делений шкалы n :

xnm . 6(

с

.

1

1

)

6.2.6 Предел измерения Предел измерения электроизмерительного прибора – значение измеряемой величины, при котором стрелка прибора отклоняется до конца шкалы. Электроизмерительные приборы могут иметь несколько пределов измерения (многопредельные приборы). При измерениях такими приборами на различных пределах цена деления будет различна.

6.2.7 Чувствительность. Чувствительность S электроизмерительного прибора – это отношение изменения сигнала на выходе электроизмерительного прибора y к вызвавшему его изменению измеряемой величины x:

( S. 6

.

1

2

)

В общем случае чувствительность

(

6

S. .

1

3

)

Следовательно, при нелинейной статической характеристике чувствительность зависит от x , а при линейной статической характеристике – чувствительность постоянна.

У электроизмерительных приборов при постоянной чувствительности шкала равномерная, то есть длина всех делений одинакова.

6.3 Измерение тока, напряжения и мощности

6.3.1 Измерение тока. Для измерения тока служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры. Эти приборы включаются последовательно в участок электрической цепи.

При этом необходимо, чтобы внутреннее сопротивление амперметра было мало по сравнению с сопротивлением участка электрической цепи, в которой он включен. В противном случае включение прибора вызовет существенное изменение сопротивления и тока на данном участке электрической цепи, а так же и изменение режима работы всей цепи.

Сопротивления катушек (рамок) электроизмерительных приборов составляют 1…2 кОм и рассчитаны на полное отклонение стрелки при токе 100…500 мкА (что соответствует падению напряжения на приборе 0,1…1 В). Следовательно, непосредственное включение электроизмерительного прибора возможно только при измерении малых токов до 500 мкА в высокоомных электрических цепях.