Основные характеристики электроизмерительных приборов.

АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Лабораторная работа № 1

Минск, 2016

Лабораторная работа №1.

Аналоговые и цифровые электроизмерительные приборы

Цели работы:

1. Изучить физические принципы действия, основные характеристики и схемы включения аналоговых электроизмерительных приборов.

2. Изучить физические принципы действия и основные характеристики цифровых электроизмерительных приборов.

Задачи работы:

1. Определить основные характеристики аналогового и цифрового электроизмерительных приборов.

2. На основе электромеханического аналогового прибора собрать и исследовать миллиамперметр постоянного тока и вольтметр постоянного напряжения и определить их классы точности.

Введение

Измерения силы электрического тока и напряжения являются наиболее распространенными видами электрических измерений. В зависимости от вида тока, его формы, частоты применяются различные методы и приборы для измерения. Наиболее часто используются методы непосредственной оценки и сравнения.

При непосредственной оценке используют электроизмерительные приборы со стрелочным или цифровым способом отсчета. Метод сравнения реализуется в различных компенсационных устройствах. Принцип этого метода состоит в том, что неизвестное напряжение уравновешивается (компенсируется) известным напряжением. Данный метод обладает более высокой точностью.

Измерительным прибором называется средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме,

доступной для непосредственного наблюдения.

Приборы делятся на аналоговые (стрелочные) и цифровые. В аналоговом измерительном приборе показания являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины. Различают электромеханические и электронные аналоговые приборы. Цифровой измерительный прибор автоматически вырабатывает дискретные сигналы измерительной информации в цифровой форме.

При изучении электрических и магнитных явлений наиболее часто приходится измерять значения таких физических величин, как сила тока и напряжение. Приборы, предназначенные для этих измерений, называются соответственно амперметрами и вольтметрами.

Основные характеристики электроизмерительных приборов.

Электроизмерительные приборы характеризуются целым рядом свойств и величин.

Назначение прибора позволяет определить, какие величины могут быть измерены с помощью данного прибора. Приборы, позволяющие выполнять измерения различных физических величин, называются универсальными.

Система прибора указывает, какие физические принципы положены в основу работы данного прибора.

Предел измерений x_пр – это есть значение измеряемой величины, при котором указатель отсчетного устройства перемещается до конца шкалы. Электроизмерительные приборы, как правило, имеют несколько пределов измерений, которые указываются на корпусе или на шкале прибора. В таком случае приборы называются многопредельными.

Важнейшей характеристикой аналогового электроизмерительного прибора является чувствительность S – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора da к вызывающему его изменению измеряемой величины dx:

(1)

Величина, обратная чувствительности, с = 1/S, называется ценой деления и определяется как число единиц измеряемой величины, приходящихся на одно деление шкалы.

Иногда удобно характеризовать прибор порогом чувствительности, под которым понимают изменение измеряемой величины, вызывающее наименьшее изменение показания прибора, различимое без дополнительных устройств.

Одним из важнейших вопросов измерения является оценка абсолютной погрешности измерений, выполненных с помощью электроизмерительных приборов. Характеристикой, позволяющей осуществить такую оценку, является обобщенная характеристика точности прибора – класс точности. Классом точности g называется безразмерная величина, численно равная наибольшей допустимой приведенной (относительной) основной погрешности измерительного прибора, выраженной в процентах, т.е.

, (2)

где ∆ x – максимальная абсолютная основная погрешность электроизмерительного прибора, допускаемая на используемом пределе измерений, при обеспечении требуемых условий измерения; x_N – нормирующее значение величины. Символ % в классе точности не указывают.

Для приборов с равномерной шкалой, у которых нулевая отметка находится на краю шкалы, нормирующее значение измеряемой величины принимается равным предельному, т.е. x_N = x_пр. В таком случае

. (3)

На электромеханические амперметры и вольтметры ГОСТ устанавливает следующее классы точности: 0, 05; 0, 1; 0, 2; 0, 5; 1, 0; 1, 5; 2, 0; 2, 5; 4; 5. Класс точности обычно указывается на шкале прибора или в его паспорте. По известному классу точности можно определить максимальную абсолютную погрешность.

. (4)

Для цифровых приборов класс точности определяется иначе (см. ниже).

Для характеристики приборов используется еще целый ряд величин – входное сопротивление, выходное сопротивление, потребляемая мощность, стабильность, надежность, быстродействие и т.д.