Электроизмерительные приборы

Методические указания

для студентов заочной формы обучения

Санкт-Петербург

Общие сведения

Измерение – это нахождение размера физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, в частности с помощью электроизмерительных приборов.

Электроизмерительный прибор – это средство электрических измерений, которое вырабатывает сигнал измерительной информации.

Электроизмерительные приборы, показания которых являются непрерывными функциями измеряемых величин, называются аналоговыми приборами в отличие от цифровых приборов, вырабатывающих дискретные сигналы измерительной информации.

По методам измерения различают приборы непосредственной оценки и приборы сравнения, в которых измеряемая величина сравнивается с размером известной величины (измерительные мосты, компенсаторы).

Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются следующие.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины X, для которой нормированы допустимые погрешности. Эта область ограничена пределами измерений, то есть наибольшим и наименьшим значениями диапазона измерений.

Чувствительность S аналогового прибора к измеряемой величине X – это производная от перемещения указателя по измеряемой величине. Для приборов с угловым перемещением указателя где a - угол отклонения указателя. Если функция F(x) = const, то прибор имеет равномерную шкалу, в противном случае шкала неравномерная. Данное определение не распространяется на интегрирующие приборы (счетчики).

Чувствительность не следует смешивать с порогом чувствительности, под которым понимают наименьшее изменение входной величины X, способное вызвать заметное изменение показания прибора.

Потребляемая мощность характеризует экономические возможности прибора: чем меньше потребляемая мощность, тем выше качество прибора, т.к. потребляемая мощность может нарушить режим исследуемой цепи, и это приведет к погрешности измерения.

Погрешность измерения – это качество измерения, характеризующее отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины. Погрешности измерения по форме нормирования классифицируются на абсолютную, относительную и приведенную.

Абсолютная погрешность D измерения определяется как разность результата измерения Х и действительного значения измеряемой величины Х₀, то есть D = Х – Х₀. Абсолютная погрешность имеет размерность измеряемой величины.

Относительная погрешность d - это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. С учетом того, что Х » Х₀ можно сказать, что

Приведенная погрешность g - это отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению X_N измеряемой величины (для большинства приборов нормирующее значение – это предел измерения):

Если Х_min = 0, то

В паспорте измерительного прибора приводится значение приведенной погрешности, выраженное в процентах. Это значение округляется до одного из чисел: 4.0; 2.5; 1.5; 1.0; 0.5; 0.2; 0.1; 0.05 – и называется классом точности прибора. Класс точности определяет допустимые пределы основной погрешности.

Основным узлом электроизмерительного прибора является электроизмерительный механизм, который состоит из подвижной и неподвижной частей, взаимодействующих между собой в процессе измерения. В результате этого взаимодействия подвижная часть поворачивается относительно подвижной, причем угол поворота находится в функциональной зависимости от измеряемой величины.

Принцип действия измерительных механизмов различных типов основан на использовании взаимодействия магнитного поля с током в катушке, магнитных полей двух катушек, обтекаемых токами, а также воздействия магнитного поля катушки на подвижной элемент из ферромагнитного материала.

В электроизмерительных приборах непосредственной оценки (прямого отсчета) кроме измерительного механизма имеются электрические цепи, содержащие катушки, резисторы, конденсаторы и т.п.

В результате взаимодействия подвижной и неподвижной частей измерительного механизма возникает вращающий момент М_вр, который должен быть уравновешен для того, чтобы подвижная часть вместе со стрелочным указателем занимала определенное положение, соответствующее значению измеряемой величины.

В большинстве случаев противодействующий момент М_пр создается механическими элементами (пружинами, растяжками). Значение этого момента прямо пропорционально углу закручивания пружины. Установившемуся отклонению соответствует равенство моментов: М_вр = М_пр.

Для устранения колебаний подвижной части механизма после нарушения равновесия моментов из-за изменения измеряемой величины электроизмерительные приборы снабжаются успокоителями (демпферами).

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒