Многопредельные и комбинированные приборы

 

Промышленность изготавливает измерительные приборы, которые имеют несколько пределов измерения и могут служить как амперметрами, так и вольтметрами. Электрическая схема таких приборов переключается таким образом, что изменяется их внутреннее сопротивление путем подключения шунтов и дополнительных сопротивлений.

 

4. РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

Для расширения пределов измерения амперметров используются шунты - калиброванные сопротивления, которые подключаются параллельно рамке прибора (рис. 7). Шунты подбираются таким образом, чтобы по рамке прибора протекала лишь часть измеряемого тока, не превышающая предельно допустимого тока для данной обмотки.

Если необходимо измерить ток в n раз больший предела измерения прибора, то надо включить шунт сопротивлением R _Ш.

 

R _A R _A

R _Ш = ——————— = —————.

(I / I _A) - 1 n - 1

 

Для расширения пределов измерения вольтметра применяется добавочное сопротивление, которое включается последовательно с вольтметром (рис. 8).

Если необходимо измерить напряжение в n большее предела измерения прибора, то необходимо подключить добавочное сопротивление R _ДОБ.

R _ДОБ = R _V (n - 1).

Для увеличения пределов измерения приборов переменного тока применяются измерительные трансформаторы тока (рис. 9) и измерительные трансформаторы напряжения (рис. 10).

5. КЛАСС ТОЧНОСТИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

Для электроизмерительных приборов класс точности указывается в виде числа, равного основной приведенной погрешности, т.е. максимальной абсолютной погрешности, выраженной в процентах от максимального значения измеряемой величины при работе в нормальных условиях.

Так амперметр класса 1,5 с полной шкалой 1А измеряет протекающий через него ток с погрешностью, не превосходящей (1,5/100)·1А = 15 mА. Погрешность 15 mA составляет небольшую долю от измеряемого тока лишь при измерении токов порядка 1А, т.е. при отклонении стрелки почти на всю шкалу. При отклонении стрелки на 1/2 шкалы относительная погрешность составляет уже 3% от измеряемой величины, а при измерении меньших токов может составить 10-20% от величины измеряемого тока. Поэтому рекомендуется выбирать для измерений прибор, на котором измеряемый ток вызывает отклонение больше, чем на половину шкалы.

Выпускаются приборы следующих классов точности:

0,05; 0,1; 0,2 - образцовые приборы, применяемые в основном для проверки и градуировки рабочих приборов;

0,5; 1,0 - лабораторные приборы массового употребления;

1,5; 2,5; 4,0 - технические приборы.

Приборы более низкой точности служат для оценочных измерений и называются обычно указателями.

Приборы специального назначения могут иметь класс точности, отличающийся от перечисленных выше стандартов.

 

6. ПРИБОРНЫЕ ПОГРЕШНОСТИ

 

При снятии показаний прибора их обычно округляют до ближайшего деления шкалы, поскольку оценивать на глаз доли деления ненадежно. Если случайные погрешности невелики (меньше одного деления шкалы прибора), то все измерения дадут один и тот же результат. В этом случае достаточно ограничиться двумя - тремя измерениями, чтобы убедиться в отсутствии промаха, проводить обработку результатов не нужно, но следует учесть приборную погрешность.

Различают два вида приборных погрешностей: погрешность отсчета и погрешность показания прибора.

Погрешность отсчета, связанная с округлением показаний, принимается равной 1/2 цены деления шкалы прибора.

Погрешность показаний можно определить при сравнении показаний данного прибора и более точного эталонного. Эта погрешность может быть обусловлена как систематическими, так и случайными погрешностями.

На приборе может быть указана как абсолютная, так и относительная погрешность. Вместо максимальной погрешности может быть указан класс точности прибора, который для разных приборов означает разное. Например, для магазина сопротивлений, емкостей класс точности выражает в процентах максимальную относительную погрешность

d = (h / x _i)·100%,

 

где x _i - показания прибора.

Абсолютная приборная погрешность

 

h = (x _i d)·100.

 

В других случаях, например, для стрелочных измерительных приборов класс точности означает выраженное в процентах отношение максимальной абсолютной погрешности к предельному значению измеряемой величины, т.е. к наибольшему по значению x _max, которое может быть измерено по шкале измерительного прибора.

 

d = (h / x _max)·100%.

 

Тогда абсолютная приборная погрешность

 

h = (x _max d)·100.

 

Класс точности прибора обычно указывается на шкале прибора.

Значения приборной погрешности позволяют выбрать оптимальное число измерений. Оптимальное число измерений такое, при котором случайные погрешности измерений одного порядка с приборными. Дальнейшее увеличение числа измерений нецелесообразно, т.к. в этом случае уже приборные погрешности, не зависящие от числа измерений, играют определяющую роль.

Приложение 1