Класс точности электроизмерительного прибора: Что нужно знать о классе точности измерительного прибора?

alexxlab | 03.09.1971 | 0 | Разное

Содержание

Что нужно знать о классе точности измерительного прибора?

Измерительные приборы: вольтметры, амперметры, токовые клещи, осциллографы и другие — это устройства, предназначенные для определения искомых величин в заданном диапазоне, каждый из них имеет свою точность, причем устройства, измеряющие одну и ту же величину, в зависимости от модели, могут отличаться по точности и классу.

В каких-то ситуациях достаточно просто определить значение, например, вольтаж батарейки, а в других необходимо выполнить многократное повторение измерений высокоточными приборами для получения максимально достоверного результата, так в чем отличие таких измерительных устройств, что означает класс точности, сколько их бывает, как его определить и многое другое читайте далее в нашей статье.

Что такое класс точности

Определение: «Класс точности измерения — это общая характеристика точности средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими факторами, влияющими на нее».

Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.

Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.

Устаревание, несовершенство изготовления измерителей, внешние воздействия — это основной показатель отклонения погрешностей.

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.

Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

∆=±a или ∆=(a+bx)

x – число делений, нормирующее значение величины

a, b – положительные числа, не зависящие от х

Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже

Какие классы точности бывают, как обозначаются

Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная,

см. таблицу ниже

Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.

Приборы, способные выполнять множество различных замеров, могут быть одновременно более двух классов.

Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.


  • 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
  • 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
  • 1,5, 2,5
    – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков

Примечание. На корпусе высокоточных измерителей, класс может не наносится. Обозначение таких устройств как правило выполняется особыми знаками.

Каким ГОСТом регламентируется точность приборов?

ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений» общие требования. Нормативным документом устанавливаются общие положения классификации точностей измерительных приборов.

Как определить класс точности электроизмерительного прибора, формулы расчета

Чтобы определить класс точности, необходимо взглянуть на его корпус или инструкцию пользователя, в ней вы можете увидеть цифру, обведенную в круг, например, ① это означает, что ваш прибор измеряет величину с относительной погрешностью ±1%.

Но что делать если известна относительная погрешность и необходимо рассчитать класс точности, например, амперметра, вольтметра и т.д. Рассмотрим на примере амперметра: известна ∆x=базовая (абсолютная) погрешность 0,025 (см. в инструкции), количество делений х=12

Находим относительную погрешность:

Y= 100×0,025/12=0,208 или 2,08%

(вывод: класс точности – 2,5).

Следует отметить, что погрешность неравномерна на всем диапазоне шкалы, измеряя малую величину вы можете получить наибольшую неточность и с увеличением искомой величины она уменьшается, для примера рассмотрим следующий вариант:

Вольтметр с классом p=±2, верхний предел показаний прибора Xn=80В, число делений x=12

Предел абсолютной допустимой погрешности:

Относительная погрешность одного деления:


Если вам необходимо выполнить более подробный расчет, смотрите ГОСТ 8.401-80 п.3.2.6.

Поверка приборов, для чего она нужна

Все измерительные приборы измеряют с некой погрешностью, класс точности говорит лишь о том, в каком диапазоне она находится. Бывают случаи, когда диапазон погрешности незаметно увеличивается, и мы начинаем замечать, что измеритель «по-простому» начинает врать. В таких случаях помогает поверка.

Это процесс измерения эталонной величины в идеальных условиях прибором, обычно проводится метрологической службой или в метрологическом отделе предприятия производителя.

Существует первичная и периодическая, первичную проверку проводят после выпуска изделия и выдают сертификат, периодическую проводят не реже чем раз в год, для ответственных приборов чаще.

Поэтому если вы сомневаетесь в правильности работы устройства, вам следует провести его поверку в ближайшей метрологической службе, потому что измеритель может врать как в меньшую, так и в большую сторону.

Как легко проверить потребление электроэнергии в квартире, можете узнать в нашей статье.

Видео на тему относительная погрешность прибора

Заключение

Класс точности является важным показателем для каждого прибора, при выборе всегда обращайте внимание на него.

Если вам нужен, например, электрический счетчик, важно чтобы он измерял потребление энергии с максимальной точностью, благодаря этому за весь период эксплуатации, вы сможете сэкономить приличную сумму средств.

Но, а если вам необходимо просто периодически проверять напряжение в розетке, для этого не стоит переплачивать за дорогостоящую покупку.

Основные характеристики электроизмерительных приборов


⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 9Следующая ⇒

Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются: функция преобразования, чувствительность, порог чувствительности, диапазон измерений, область рабочих частот, класс точности, потребляемая мощность, быстродействие, входное сопротивление.

Чувствительность измерительного прибора определяется из уравнения преобразования и равна отношению изменения сигнала на выходе прибора к его изменению на входе:

.

Обратная чувствительности величина является ценой деления.

Порог чувствительности − минимальное значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного прибора.

Диапазон измерений − область значений измеряемой величины, для которой показания прибора соответствуют его классу точности.

Диапазон измерений может состоять из нескольких поддиапазонов.

Область рабочих частот – полоса частот, в пределах которой погрешность измерительного прибора, вызванная изменением частоты, соответствует паспортному значению.

Класс точности − обобщенная характеристика, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей.

Класс точности − отношение абсолютной погрешности к предельному значению шкалы прибора :

.

Следует отличать класс точности прибора от его относительной погрешности, определяемой по формуле

,

где − среднее значение измеряемой величины.

Пример.

Пусть ток 50 мА измеряем миллиамперметром класса точности = 1 со шкалой = 150 мА. Это означает, что абсолютная погрешность прибора:

.

Следовательно, относительная погрешность нашего измерения:

,

а не 0,5 %, как если бы мы измеряли ток 150 мА.

Из данного примера видно, что для проведения измерения с выcокой точностью следует подобрать такой прибор (или предел на многопредельном приборе), чтобы измеряемая величина составляла 70-90 % предельного значения шкалы.

Основные параметры измерительного прибора указаны на шкале прибора (рис. 4.8) или приводятся в паспортных данных.

Рис. 4.8. Миллиамперметр четырехпредельный

 

Условные обозначения, нанесенные на его шкале, показывают, что прибор магнитоэлектрической системы для измерения постоянного тока (–) при горизонтальном расположении шкалы, предназначен для закрытых сухих неотапливаемых помещений (Б), относительная (приведенная) погрешность составляет 1% (класс точности 1), измеряемая цепь изолирована от прибора и испытана напряжением 2 кВ , отклонение стрелки происходит при пропускании тока 3 мА, модель прибора М45М, прибор изготовлен в 1968 г., заводской номер № 216478, в соответствии с ГОСТ 8711-60.

4.7. Определение цены деления многопредельных
приборов

Шкалы приборов имеют деления. Для перевода числа делений в единицы измеряемой величины необходимо отсчет по шкале умножить на цену деления шкалы для данного предела измерения.

Если прибор однопредельный, то цена деления прибора – неизменная величина. Если прибор многопредельный, то каждое переключение регулятора пределов вызывает изменение цены деления шкалы прибора.

Цена деления – это число единиц измеряемой величины, приходящееся на одно деление шкалы.

Чтобы определить цену деления шкалы, нужно предел измерения прибора (к которому подключен прибор) разделить на общее число делений шкалы:

,

где – предельное значение измеряемой величины;
– максимальное число делений шкалы.

Пример.

Пусть имеется четырехпредельный миллиамперметр рис. 4.8 со шкалой на = 75 делений и с пределами измерений, указанными в табл. 4.1. Если предельное значение силы тока = 150 мА, то в этом случае цена деления шкалы: =150/75 = 2 мА/дел.

Зная цену деления , можно легко пересчитать наблюдаемое отклонение стрелки прибора в измеряемую величину . Например, если = 2 mA/дел, а показание прибора = 63 деления шкалы, то измеряемый ток = 63·2 = 126 мА.

Таблица 4.1. Определение цены
деления многопредельных приборов

Диапазон Предел измерений , мА Цена деления
I 0 – 150 150/75 = 2
II 0 – 75 75/75 = 1
III 0 – 15 15/75 = 0,2
IV 0 – 3 3/75 = 0,04

 

Например, если упомянутый выше прибор переключили на предел измерения 0 – 75 мА, то цена деления уже составит 75/75 = 1 мА/дел. Режим самый удобный для измерений, но измерение тока на этом пределе в данном случае производить нельзя, т. к. величина тока 126 мА выше предельно допустимой 75 мА.


4.8. Маркировка электроизмерительных приборов,
наносимые условные обозначения

Тип электромеханических измерительных приборов (ИП) указывается на циферблате. Он состоит из прописной буквы и нескольких цифр, отражающих шифр завода – изготовителя и номер конструктивной разработки, например Д566. Буква, с которой начинается обозначение, указывает способ создания вращающего момента электромеханического измерительного прибора, определяющий его название (табл. 4.2):

М – магнитоэлектрический;

Э – электромагнитный;

Д – электро- и ферродинамический;

И – индукционный;

С – электростатический;

В – выпрямительный;

Т – термоэлектрический;

Н – самопишущий;

Р – меры и измерительные преобразователи.

Таблица 4.2. Обозначение типа измерительного механизма

 

 

Каждый прибор имеет следующие обозначения (на лицевой стороне, на корпусе и у зажимов): обозначение единиц измеряемой величины (для приборов с именованной шкалой) или наименование прибора; обозначение класса точности прибора, условное обозначение системы прибора и вспомогательной части, с которой градуировался прибор; условное обозначение испытательного напряжения изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу; условное обозначение рабочего положения прибора, если это положение имеет значение; степени защищенности от влияния магнитных и электрических полей; товарный знак завода-поставщика; условное обозначение типа прибора; год выпуска; заводской номер (табл. 4.3-4.8).

Таблица 4.3. Обозначение единиц измерения

Наименование Условное обозначение на приборе
Килоампер kA
Ампер A
Миллиампер mA
Микроампер µA
Киловольт kV
Вольт V
Милливольт mV
Мегаватт MW
Киловатт kW
Ватт W
Герц Hz
Мегаом
Килоом
Ом Ω
Милливебер mWb

 

 

Таблица 4.4. Обозначение рода тока

Наименование Условное обозначение на приборе
Ток постоянный
Ток переменный (однофазный)
Ток постоянный и переменный
Ток трехфазный

Таблица 4.5. Безопасность

Наименование Условное обозначение на приборе
Испытательное напряжение 500 В
Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением, например, 2 кВ
Измерительный прибор, не подвергаемый испытанию высоким напряжением
Стрела, предупреждающая от опасности прикосновения

Таблица 4.6. Рабочее положение

Наименование Условное обозначение на приборе
Горизонтальное положение шкалы
Вертикальное положение шкалы
Наклонное положение шкалы под углом к горизонту, например, 60º

Таблица 4.7. Класс точности прибора

Наименование Условное обозначение на приборе
По приведенной погрешности 1,5
По нормированной погрешности в процентах от длины шкалы
По относительной погрешности

Таблица 4.8. Общие условные обозначения

4.9. Условные графические обозначения
в электрических схемах

Условные графические обозначения общего применения широко используются при выполнении различных структурных и принципиальных схем для повышения их информативности.

Принципиальные схемы выполняют две основные функции:

· Показывают, как воспроизвести схему.

· Дают общую информацию о принципах функционирования и составе схемы, что, безусловно, помогает понять принципы работы устройства.

В современных электрических схемах используются сотни различных символов. Все символы можно условно разделить на 4 категории:

· Простейшие схемотехнические символы: шасси и заземления, точки пересечения и соединения, входы и выходы.

· Электронные радиоэлементы: резисторы, диоды, транзисторы, катушки и конденсаторы.

· Логические элементы: элементы И, ИЛИ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ, инверторы.

· Другие символы: ключи, лампы и другое оборудование.

Часто встречающиеся обозначения в электрических схемах физической лаборатории приведены в табл. 4.9. Рядом с условными обозначениями встречаются буквенные обозначения, используемые в радиотехнических схемах.

 

Таблица 4.9. Обозначения в электрических схемах

Продолжение

 

 

Продолжение


Рекомендуемые страницы:

Погрешности электроизмерительных приборов | Учебные материалы

Процесс измерения каких-либо величин характеризуется тем, что показания приборов отличаются от истинных значений. Разность между этими значениями называется погрешностью.

Классифицируются погрешности приборов по различным признакам.

По способу выражения погрешности электроизмерительных приборов делятся на абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность ∆ — это разность между показанием прибора A и действительным значением измеряемой величины AД, т. е. ∆ = А-АД.

Относительная погрешность δ представляет собой отношение абсолютной погрешности ∆ к истинному, или действительному, значению измеряемой величины AД. Обычно относительная погрешность выражается в процентах:

Приведенная погрешность γ, выраженная в процентах, есть отношение абсолютной погрешности ∆ к верхнему пределу рабочей части шкалы AN.

Численное значение приведенной погрешности определяет класс точности приборов, характеризующих уровень их точности. Чем выше число, характеризующее класс точности, тем грубее прибор.

Систематическая погрешность — это погрешность, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону. Ее значение всегда можно учесть путем введения соответствующих поправок.

Случайная погрешность — это погрешность, изменяющаяся по случайному, заранее не известному закону. Случайные погрешности исключить нельзя, можно только уменьшить их значение в результате многократных измерений.

В зависимости от условий эксплуатации различают основную и дополнительную погрешности электроизмерительных приборов.

Основная погрешность — это погрешность прибора в нормальных условиях эксплуатации, под которыми понимаются определенные температура внешней среды, влажность, атмосферное давление и др.

Дополнительная погрешность — это погрешность прибора, возникающая при отклонении условий эксплуатации.

Классификация электроизмерительных приборов >

§ 95. Назначение и типы электроизмерительных приборов

Назначение.

Электроизмерительные приборы служат для контроля режима работы электрических установок, их испытания и учета расходуемой электрической энергии. В зависимости от назначения электроизмерительные приборы подразделяют на амперметры (измерители тока), вольтметры (измерители напряжения), ваттметры (измерители мощности), омметры (измерители сопротивления), частотомеры (измерители частоты переменного тока), счетчики электрической энергии и др.

Различают две категории электроизмерительных приборов: рабочие — для контроля режима работы электрических установок в производственных условиях и образцовые — для градуировки и периодической проверки рабочих приборов. На железнодорожном транспорте электрические измерения получили широкое распространение при эксплуатации и ремонте э. п. с, тепловозов и устройств энергоснабжения железных дорог.

Типы приборов.

В зависимости от способа отсчета электроизмерительные приборы разделяют на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения.

Приборами непосредственной оценки, или показывающими, называются такие, которые позволяют производить отсчет измеряемой величины непосредственно на шкале. К ним относятся амперметры, вольтметры, ваттметры и др.

Основной частью каждого такого прибора является измерительный механизм. При воздействии измеряемой электрической величины (тока, напряжения, мощности и др.) на измерительный механизм прибора подается соответствующий сигнал на отсчетное устройство, по которому определяют значение измеряемой величины.

По конструкции отсчетного устройства показывающие приборы делятся на приборы с механическим указателем (стрелочные), со световым указателем (зеркальные), с пишущим устройством (самопишущие) и электронные приборы со стрелочным или цифровым указателем отсчета. В стрелочных приборах измерительный механизм поворачивает стрелку на некоторый угол, который определяет значение измеряемой величины (шкала прибора проградуирована в соответствующих единицах: амперах, вольтах, ваттах и пр.).

В электроизмерительных приборах сравнения измерения осуществляются путем сравнения измеряемой величины с какой-либо образцовой мерой или эталоном. К ним относятся различные мосты для измерения сопротивлении и компенсационные измерительные устройства (потенциометры). Последние измеряют разность между измеряемым напряжением или э. д. с. и компенсирующим образцовым напряжением (э. д. с). В качестве сравнивающего прибора обычно используют гальванометр.

Действие электроизмерительных приборов непосредственной оценки основано на различных проявлениях электрического тока (магнитном, тепловом, электродинамическом и пр.), используя которые можно при помощи различных измерительных механизмов вызвать перемещение стрелки.

В зависимости от принципа действия, положенного в основу устройства измерительного механизма, электроизмерительные приборы относятся к различным системам: магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, тепловой, индукционной и др. Приборы каждой из этих систем имеют свои условные обозначения.

Приборы могут выполняться с противодействующей возвратной пружиной и без пружины. В последнем случае они называются логометрами.

Точность приборов.

Каждый электроизмерительный прибор имеет некоторую погрешность, которая определяется трением в его осях, технологическими допусками отдельных его деталей, гистерезисом в магнитной системе и т. д.

Для оценки точности измерений используют понятие относительная погрешность δx%. Она представляет собой отношение абсолютной погрешности Δx, которая имеет место при измерениях (разность между измеренной величиной xиз и ее действительным значением хд), к действительному значению измеряемой величины в процентах:

δx% = (xиз— хд)/хд * 100 (91)

Эта погрешность различна при разных значениях измеряемой величины, т. е. для различных делений шкалы прибора. Поэтому точность электроизмерительных приборов оценивают по основной приведенной погрешности ϒx, которая равна отношению наибольшей абсолютной погрешности Δxmax для данного прибора к наибольшему (номинальному) значению хном той величины (тока, напряжения, мощности и пр.), которую может измерять прибор:

ϒx% = Δxmaxном * 100 (92)

Основной приведенной погрешностью считается погрешность прибора при нормальных условиях его работы. При отклонении от этих условий возникают дополнительные погрешности: температурная (от изменения окружающей температуры), от влияния внешних магнитных полей, от изменения частоты переменного тока и пр.

Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой

Магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом

Электродинамический прибор

Электромагнитный прибор

Ферродинамический прибор

Индукционный прибор

Электростатический прибор

Вибрационный (язычковый) прибор

Тепловой прибор (с нагреваемой проволокой)

Биметаллический прибор

Термоэлектрический прибор с магнитоэлектрическим измерительным механизмом

Выпрямительный прибор с магнитоэлектрическим измерительным механизмом

По степени точности электроизмерительные приборы непосредственной оценки подразделяются на восемь классов:

Класс прибора 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,5 4,0
Основная приведенная
погрешность,%
±0,05 ±0,1 ±0,2 ±0,5 ±1,0 ±1,5 ±2,5 ±4,0

К первым трем классам относят точные лабораторные приборы. Приборы классов 0,5; 1,0 и 1,5 используют для различных технических измерений. Они обычно переносные, подключаемые к электрическим установкам только во время измерений.

Приборы классов 2,5 и 4,0 устанавливают постоянно на щитах и панелях управления электрическими установками.

Ошибка в показаниях прибора определяется его классом точности. Например, амперметр класса 1,5 со шкалой на 100 А может дать погрешность (100*1,5)/100= 1,5А.

Погрешность прибора не следует смешивать с погрешностью измерений. Так как погрешность для рассматриваемого прибора, равная 1,5 А, задается независимо от измеряемого им тока, то при токе 50А погрешность измерений будет составлять 3%, а при токе 5А — 30%. Поэтому при измерениях рекомендуется так выбирать приборы, чтобы значения измеряемой величины не были существенно меньшими наибольшего ее значения, указанного на шкале прибора.

Обозначения на шкале.

На шкале каждого прибора проставляют соответствующие условные обозначения, характеризующие назначение прибора (амперметр, вольтметр и т. д.), его класс точности, род тока, при котором он может применяться, систему прибора, нормальное его положение при измерениях, испытательное напряжение, при котором проверялась изоляция прибора, и пр. Для указания назначения прибора в его условное обозначение вписывают буквенные символы измеряемых величин, например А (амперметр), V (вольтметр), W (ваттметр).

5 Классы точности электроизмерительных приборов

Учет всех нормируемых метрологических характеристик средства измерений при оценивании погрешности результата измерений является сложной и трудоемкой процедурой, оправданной при измерениях повышенной точности. На практике такая точность, особенно в производственных условиях, не всегда нужна. В связи с этим для получения информации о возможной погрешности используют нормирование обобщенных метрологических характеристик на основе классов точности (см. табл 1, по рекомендации ГОСТ).

Как правило, нормирование метрологических характеристик классами точности принято для электроизмерительных приборов. Класс точности позволяет судить лишь о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений данного типа. Классы точности присваивают средствам измерений при их разработке на основании исследований и испытаний представителей партии средств измерений данного типа. При этом пределы допускаемых погрешностей нормируют и выражают в форме абсолютных, приведенных или относительных погрешностей в зависимости от характера измерения погрешностей в пределах диапазона измерний. Обозначение классов точности наносится на шкалы, щитки или корпуса приборов.

Классы точности средств измерений обозначаются условными знаками (буквами, цифрами). Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых выражают в форме приведенной погрешности или относительной погрешности в соответствии с зависимостями [4.3 и 4.4], классы точности обозначаются числами, равными этим пределам в процентах. Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком (2,5). Если погрешность нормирована в процентах от длины шкалы, то под обозначением класса ставится знак ۷. При дробном обозначении класса точности (например, 0,02/0,01) в числителе указывается приведенная погрешность, реализуемая в конце диапазона измерения, а в знаменателе – приведенная погрешность в нулевой точке диапазона. Как правило, так обозначают класс точности цифровых средств измерения. Тогда относительную погрешность измерения определяют по формуле

, (1)

Где -больший по модулю из пределов измерения для средства

измерений с нулем посередине;

-показание средства измерений;

C и d – приведенные погрешности, реализуемые в конце и в

нулевой точке диапазона измерения соответственно, %.

Пример 1. Отсчет по шкале прибора с пределами измерения 0…10 А и равномерной шкалой составил 5 А.

Пренебрегая другими видами погрешностей измерения, определить пределы допускаемой абсолютной погрешности этого отсчета при использовании средств измерений классов точности 0,5, (0,5) и 0,02/0,01.

  1. Классом точности 0,5 задана приведенная погрешность измерения Для нормирующего значения=10(больший по модулю у пределов измерений) абсолютная погрешность, А,

2. Классом точности (0,5) задана относительная погрешность измерения . Для отсчета X=5 А абсолютная погрешность, А.

3. Классом точности 0,02/0,01 задана относительная погрешность измерения, определяемая по формуле (1). Тогда абсолютная погрешность измерения для С=0,02; d=0.01, = 10 А (больший по модулю у пределов измерений) отсчета X= 5 А составит, А:

В отличие от большинства электроизмерительных приборов для средств измерений геометрических параметров деталей выражают пределы допускаемых погрешностей в форме абсолютных погрешностей т.е. единицах измеряемой величины.

Пределы допускаемых абсолютных погрешностей для большинства станковых приборов (координатно-измерительные машины, длинномеры, компараторы и др.) устанавливают в соответствии с формулой

где a – положительное число, выраженное в единицах измеряемой

величины;

b – положительное число;

x – измеряемая величина.

Например, для длинномера Digimax CX1 фирмы Mahr предел допускаемой погрешности измерения , мкм, определяется по формуле

где L – измеряемый размер, мм.

Контороль остаточных знаний

Тестовые задания

76. Наиболее удобным критерием для оценки промахом (грубых погрешности), не требующим

погрешностей), не требующим знания среднего квадратичного отклонения, является:

а) критерий «трех сигм»;

б) критерий Фишера;

в) критерий Шовине;

г) критерий Диксона.

77. Для проверки равноточности двух рядов измерений используют дисперсионный критерий:

а) Романовского;

б) Фишера;

в) Шовине;

г) Диксона.

78. При однократных прямых измерений в простейшем случае в качестве погрешности

результата измерения принимают:

а) методическую погрешности;

б) субьективную погрешность;

в) дополнительную погрешность средства измерения;

г) основную погрешность средства измерения.

Средства измерений

79. Средство измерения, предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера,

называется:

а) калибром;

б) щупом;

в) образцом;

г) мерой.

80. Техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные

метрологическое свойства, называется:

а) средством измерения;

б) средством контроля;

в) средством проверки;

г) средством экспертизы.

81. Для воспроизведения длины в промышленности используют:

а) призматические угловые меры;

б) плоскопараллельные концевые меры;

в) цилиндры из спалава платины и иридия;

г)синусные линейки.

82. Ценой деления шкалы средства измерений называют:

а) разность значений измеряемой величины, соответсвующих двум соседним отметкам

шкалы;

б) расстояния между двумя соседними отметки шкалы;

в) расстояния между двумя крайними отметками шкалы;

г) разность расстояний между отметками шкалы.

83. Диапазоном показаний средства измерений называют:

а) разность между начальным и конечным значениями шкалы;

б) разность между начальным и действительным значениями шкалы;

в) расстояние между крайними отметками шкалы;

г) расстояне между начальной и конечной отметками шкалы.

84. Диапазон измерений средства измерений – это область значений измеряемой величины,

для которого нормированы:

а) цена деления и чувствительность средства измерений;

б) пределы измерения средства измерений;

в) допускаемые пределы погрешности средства измерений;

г) условия измерений.

85. Чувствительность средства измерений – это отношение:

а) измерения измеряемой величины к соответствующему изменению сигнала на

выходе средства измерений;

б) изменения сигнала на выходе средства измерений к вызывающему его изменению

измеряемой величины;

в) цены деления средства измерений к изменению измеряемой величины;

г) цены деления средства измерений к его диапазону показаний.

86. Нормальными условиями измерений называют:

а) совокупность диапазонов влияющих величин, установленных в действующем

производстве;

б) условия измерений, принятия в действующем производстве;

в) условия, установленные метрологической службой предприятия;

г) совокупность диапазонов влияющих величин, установленных ГОСТ.

87. Погрешность средства измерений, установленную при нормальных условиях измерений,

называют:

а) основной;

б) предельной;

в) влияющей;

г) дополнительной.

88. Погрешность средства измерений, возникающая вследствие отклонения значений величин

от нормальных, называют:

а) допускаемой;

б) предельной;

в) дополнительной;

г) влияющей.

89. Допускаемые погрешности измерений линейных размеров установлены в зависимости:

а) от допуска размера;

б) вида средства измерений;

в) условий измерений;

г) отклонения условий измерений от нормальных.

90. Предпочтительно назначение приемочных границ:

а) смещенными внутрь поля допуска размера;

б) смещенными за пределы поля допуска размера;

в) совпадающими с предельными с предельными размерами;

г) совпадающими с номинальными размерами.

91. Влияния погрешности измерения на результаты разбраковки деталей при приемочном

контроле оценивают числом:

а) годных деталей;

б) неправильно принятых и неправильно забракованных деталей;

в) контролируемых деталей;

г) деталей, принятых как годные.

92. Вероятная величина выхода размера за предельные у неправильно принятых деталей

зависит:

а) от погрешности измерения;

б) допускаемых размеров;

в) номинального размера;

г) цены деления средства измерения.

93. введение производственного допуска означает … допуска, назначенного конструктором:

а) увеличение;

б) уменьшение;

в) смещение;

г) расширение.

94. При выборе универсального средства измерений линейного размера необходимо, чтобы его диапазон измерений был:

а) больше допуска размера;

б)меньше допуска размера;

в) больше измеряемого размера;

г) меньше измеряемого размера.

95. При выборе универсального средства измерений линейного размера необходимо, чтобы

Его диапазон показаний была:

а) больше допуска размера;

б) меньше размера допуска;

в) больше измеряемого размера;

г) меньше измеряемого размера.

96. Отказ выборе универсального средства измерений линейного размера необходимо,

чтобы предельная погрешность измерения выбранным средством измерения была:

а) больше допускаемой погрешности измерений;

б) меньше допускаемой погрешности измерений;

в) равна допуску размера;

г) меньше допуска размера.

97. Отказ средства измерений, при котором происходит выход метрологических характеристик

за установленные пределы, называется:

а) функциональным;

б) конструкторским;

в) технологическим;

г) метрологическим.

98. надежность средства измерений включает свойства:

а) безотказность;

б) долговечность;

в) ремонтнопригодность;

г) сохраняемость.

Качество измерительного процесса

99. точность измерений характеризует:

а) правильность результатов измерений;

б) прецизионность результатов измерений4

в) достоверность измерений;

г) системность измерений.

100. Прецизионность результатов измерений включает в себя:

а) смещение результатов измерений;

б) сходимость результатов измерений;

в) достоверность измерений;

г) системность измерений.

101. Состояние измерительного процесса, при котором удалены все особые (неслучайные)

причины изменчивости, называются:

а) достоверностью измерительного процесса;

б) стабильностью измерительного процесса;

в) безотказностью измерительного процесса;

г) долговечностью измерительного процесса.

102. Разница между предполагаемым истинным (опорным) значением параметра и

наблюдаемым средним арифметическим значением этого параметра одного и того же

образца называется:

а) сходимостью;

б) смещением;

в) стабильностью;

г) воспроизводимостью.

103. Перед оценкой сходимости и воспроизводительности результатов измерений

необходимо:

а) модернизировать технологический процесс;

б) модернизировать средство измерений;

в) исследовать измерительный процесс на стабильность;

г) исследовать приемлемость измерительного процесса.

104. Близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в одних и тех

же условиях, но разными операторами, называется:

а) смещением результатов измерений;

б) сходимостью результатов измерений;

в) воспроизводимостью результатов измерений;

г) достоверностью измерений.

Метрологическая экспертиза технической документации

105. Задачами метрологической экспертизы технической документации являются оценка:

а) рациональности номенклатуры измерительных параметров;

б) оптимальности требований к точности измерений;

в) контроллепригодности конструкций;

г) качества выпускаемой продукции.

108, Анализ и оцуниванивание экспертами – метрологами правильности

применения требований правил и норм называется;

а) поверкой

б) калибровкой

в) аттестацией

г) метрологической экспертизой.

Ответы: 71 – б; 72 – в; 73 – в; 74 – б; 76 – г; 77 - б; 78 –г; 79 – г; 80 – а; 81 – б; 82 –а; 83 – а; 84 – в; 85 –б; 86 – г; 87 – а; 88 – в; 89 – а; 90 – в; 91 – б; 92 – а; 93 – б; 94 – в; 95 – а;

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Радкевич, Я.М. Метрология, стандартизация и сертификация : учеб. для вузов / А.Г.Схиртладзе, Б.И.Лактионов. – М.:Высш.шк., 2004.-767 с.

  2. Закон РФ “Об обеспечении единства измерений” от 27.04.93 № 4871-1 (в редакции 2003г.)

  3. ГОСТ Р 8.000-00. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Общие положения

  4. РМГ 29-99. Метрология. Основные термины и определения

  5. ГОСТ 8.051-81. ГСИ. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм.

  6. ГОСТ 8.401-80. ГСИ. Классы точности средств измерения. Общие требования

  7. ГОСТ Р 8.563-96 ГСИ. Методики выполнения измерений.

  8. ГОСТ 2.309-73* ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхности

  9. ГОСТ 2789-73* Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.

  10. Якушев, А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения : учеб. для вузов / А.И.Якушев. – М.: Машиностроение, 1986.-351 с.

  11. Якушев А.И. Справочник контролера машиностроительного завода. – М.: «Мысль», 1980 г.

  12. Пашкова, Н.А. Статические методы контроля технологических процессов изготовления и эксплуатации продукции: методические указания для выполнения расчетно-графических и контрольных работ по дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация” для студентов механических специальностей всех форм обучения / Н.А. Пашкова. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007.-19с.

  13. Яворский, Н.И. Прямые и косвенные измерения методами непосредственной оценки и сравнения: методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация”. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. -27с.: ил.

  14. Яворский, Н.И. Контроль калибра-скобы: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация”. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. – 16с.: ил.

  15. Пашкова,Н.А. Выбор средств измерения в машиностроении: метод. указания для студентов заочников механических специальностей. – Хабар. политехн. Институт, 1985. -27 с.

  16. ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-88). ОНВ. Единая система допусков и посадок. Общие положения. Ряды допусков. Введ. с 01 янв. 1990 г. – М.: Изд-во стандартов, 1989.

  17. ГОСТ 8.051-81. Допустимые погрешности измерений.

  18. Белкин И.М. Справочник по допускам и посадкам для рабочего-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1985. – 320 с., ил. (Серия справочников для рабочих).

  19. Димов Ю.В. Метрлогия, стандартизация и сертификация: Учебник для вузок. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2010. – 464.: ил. – (Серия “учебник для вузов”).

  20. Правиков Ю.М. Метрологическое обеспечение производства: учебное пособие Ю.М. Првиков, Г.Р. Муслина, - М.: КНОРУС, 2011.-240с.

  21. Брянский Л.Н., Дойников А.С. Краткий справочник метролога: Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1991. 79 с., ил.

  22. Пашкова Н.А. Метрология, стандартизация и сертификация: метод. Пособие для студентов механических специальностей. 3-е изд. – Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2006. - 42с., ил.

  23. Компьютерную верстку выполнил: Пильник Иван Александрович

Студент 230 гр. ИУАиТ

Учебное издание

Пашкова Надежда Александровна

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Методическое пособие

Технический редактор

Отпечатано методом прямого репродуктирования

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

План 2010 г. Поз._____________________________

Сдано в набор_______________. Подписано в печать____

Формат_________________________________________

Усл. изд.____________________Зак.____Тираж 200 экз.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

41

Что нужно знать о классе точности измерительного прибора?

Измерительные приборы: вольтметры, амперметры, токовые клещи, осциллографы и другие — это устройства, предназначенные для определения искомых величин в заданном диапазоне, каждый из них имеет свою точность, причем устройства, измеряющие одну и ту же величину, в зависимости от модели, могут отличаться по точности и классу.

В каких-то ситуациях достаточно просто определить значение, например, вольтаж батарейки, а в других необходимо выполнить многократное повторение измерений высокоточными приборами для получения максимально достоверного результата, так в чем отличие таких измерительных устройств, что означает класс точности, сколько их бывает, как его определить и многое другое читайте далее в нашей статье.

Что такое класс точности

Определение: «Класс точности измерения — это общая характеристика точности средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими факторами, влияющими на нее».

Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.

Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.

Устаревание, несовершенство изготовления измерителей, внешние воздействия — это основной показатель отклонения погрешностей.

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.

Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

∆=±a или ∆=(a+bx)

x – число делений, нормирующее значение величины

a, b – положительные числа, не зависящие от х

Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже

Нормирование

Классы точности средств измерений сообщают нам информацию о точности таких средств, но одновременно с этим он не показывает точность измерения, выполненного с помощью этого измерительного устройства. Для того, чтобы выявить заблаговременно ошибку показаний прибора, которую он укажет при измерении люди нормируют погрешности. Для этого пользуются уже известными нормированными значениями.й

Нормирование осуществляется по:

Формулы расчета абсолютной погрешности по ГОСТ 8.401

Каждый прибор из конкретной группы приспособлений для замера размеров имеет определенное значение неточностей. Оно может незначительно отличаться от установленного нормированного показателя, но не превышать общие показатели. Каждый такой агрегат имеет паспорт, в который записываются минимальные и максимальные величины ошибок, а также коэффициенты, оказывающие влияние в определенных ситуациях.

Читать также: Зернистость шлифовальных кругов для дерева

Все способы нормирования СИ и обозначения их классов точности устанавливаются в соответствующих ГОСТах.


Какие классы точности бывают, как обозначаются

Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже

Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.

Приборы, способные выполнять множество различных замеров, могут быть одновременно более двух классов.

Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.

  • 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
  • 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
  • 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков

Примечание. На корпусе высокоточных измерителей, класс может не наносится. Обозначение таких устройств как правило выполняется особыми знаками.

Что понимается под классом точности средств измерений и как они обозначаются?

Класс точности средств измерений — обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на их точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений. Классы точности присваиваются средствам измерений при их разработке с учетом результатов государственных приемочных испытаний. Класс точности хотя и характеризует совокупность метрологических свойств данного средства измерений, однако не определяет однозначно точность измерений, так как последняя зависит от метода измерений и условий их выполнения.

Для СИ пределы допускаемой основной погрешности, которые выражают в форме приведенной или относительной погрешности (q, p), классы точности обозначают числами, равными этим пределам в %.

Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, на СИ ее обводят 1,5 , т. е. dn = ±1,5%.

Под обозначением класса точности по приведенной погрешности ставят

, т.е. g = ± 0,5%, и записывают без знака , если ХN выражено в единицах величины.

Если класс точности определяется по относительной погрешности (c, d), то они разделяются чертой «/»:

d = [0,02 + 0,01(

)] %,

то класс точности 0,02/0,01.

Класс точности по абсолютной погрешности обозначается римскими цифрами или латинскими буквами в зависимости от пределов значений погрешности.

Обозначение класса точности на средствах измерений дает непо­средственное указание на предел допускаемой погрешности. Так, при измерении манометрическим термометром со шкалой 0. 150 °С (ХN = 150°С) класса точности 2,5 основная абсолютная погрешность на любой отметке шкалы термометра не превышает по модулю:

.

7. Для чего нужны эталоны физических величин? Раскройте основные понятия, входящие в определение эталона.

Эталон — средство измерений (или комплекс СИ), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме СИ и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Классификация, назначение и общие требования к созданию, хранению и применению эталонов устанавливает ГОСТ 8.057-80. Эталоны единиц физических величин. Основные положения. Перечень эталонов не повторяет перечня ФВ. Для ряда единиц эталоны не создаются из-за того, что нет возможности непосредственно сравнивать соответствующие ФВ, например нет эталона площади. Не создаются эталоны и в том случае, когда единица ФВ воспроизводится с достаточной точностью на основе сравнительно простых средств измер

Сре́дство измере́ний — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Воспроизведение единицы физической величины – это совокупность операций по материализации единицы ФВ с наивысшей точностью посредством государственного эталона или рабочего эталона. Например, единица массы – 1 килограмм (точно) воспроизведена в виде платиноиридиевой гири, хранимой в Международном бюро мер и весов в качестве международного эталона килограмма. ений других ФВ.

Хранение единицы – совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному СИ.

Передача размера единицы – это приведение размера единицы, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при поверке или калибровке. Размер единицы передается “сверху в низ” – от более точных СИ к менее точным.

Как определить класс точности электроизмерительного прибора, формулы расчета

Чтобы определить класс точности, необходимо взглянуть на его корпус или инструкцию пользователя, в ней вы можете увидеть цифру, обведенную в круг, например, ① это означает, что ваш прибор измеряет величину с относительной погрешностью ±1%.

Но что делать если известна относительная погрешность и необходимо рассчитать класс точности, например, амперметра, вольтметра и т.д. Рассмотрим на примере амперметра: известна ∆x=базовая (абсолютная) погрешность 0,025 (см. в инструкции), количество делений х=12

Находим относительную погрешность:

Y= 100×0,025/12=0,208 или 2,08%

(вывод: класс точности – 2,5).

Следует отметить, что погрешность неравномерна на всем диапазоне шкалы, измеряя малую величину вы можете получить наибольшую неточность и с увеличением искомой величины она уменьшается, для примера рассмотрим следующий вариант:

Вольтметр с классом p=±2, верхний предел показаний прибора Xn=80В, число делений x=12

Предел абсолютной допустимой погрешности:

Относительная погрешность одного деления:

Если вам необходимо выполнить более подробный расчет, смотрите ГОСТ 8.401-80 п.3.2.6.

Пример нахождения показания амперметра по приведенной погрешности

Для примера рассматривается аналоговый измеритель со шкалой до 25 А.

На шкале имеется обозначение класса точности 2.5, кружок или квадрат отсутствует, поэтому эта погрешность приведенная.

Y=Dх/Xп×100=+/- p

При Хп= 25А и значении p = 2.5 можно рассчитать абсолютную погрешность:

Δх =25/100×2.5=0.625 A

Если пользователь обнаружит на панели класс точности заключенный в квадрат, то погрешность нужно будет определять в процентном выражении от измеренного значения.

При показаниях по шкале Iи = 10 А, погрешность прибора не должна превышать

Δх =10×2.5/100=0.25

При показаниях по шкале Iи=2 А погрешность будет иной:

Δх =2×2.5/100=0.05

При показаниях по шкале Iи=25 А погрешность будет максимальной:

Δх =25×2.5/100=0.625

Вот почему важно, чтобы аналоговый прибор работал при измерениях в 2/3 рабочей шкалы.

Поверка приборов, для чего она нужна

Все измерительные приборы измеряют с некой погрешностью, класс точности говорит лишь о том, в каком диапазоне она находится. Бывают случаи, когда диапазон погрешности незаметно увеличивается, и мы начинаем замечать, что измеритель «по-простому» начинает врать. В таких случаях помогает поверка.

Это процесс измерения эталонной величины в идеальных условиях прибором, обычно проводится метрологической службой или в метрологическом отделе предприятия производителя.

Существует первичная и периодическая, первичную проверку проводят после выпуска изделия и выдают сертификат, периодическую проводят не реже чем раз в год, для ответственных приборов чаще.

Поэтому если вы сомневаетесь в правильности работы устройства, вам следует провести его поверку в ближайшей метрологической службе, потому что измеритель может врать как в меньшую, так и в большую сторону.

Как легко проверить потребление электроэнергии в квартире, можете узнать в нашей статье.

Общие сведения об измерениях. Погрешности измерений и средств измерений

Общие сведения об измерениях

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы классифицируются по различным признакам. Например, измерительные приборы можно построить на основе аналоговой схемотехники или цифровой. Соответственно их делят на аналоговые и цифровые. Ряд приборов, выпускаемых промышленностью, допускают только отсчитывание показаний. Эти приборы называются показывающими. Измерительные приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний, носят название регистрирующих.

Погрешности измерений

Погрешность является одной из основных характеристик средств измерений.

Под погрешностью электроизмерительных приборов, измерительных преобразователей и измерительных систем понимается отклонение их выходного сигнала от истинного значения входного сигнала.

Абсолютная погрешность Δa прибора есть разность между показанием прибора ах и истинным значением а измеряемой величины, т.е.

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой.

Относительная погрешность δ представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность, обычно выражаемая в процентах, равна

Приведенная погрешность γП есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности Δa к нормирующему значению апр

Нормирующее значение – условно принятое значение, могущее быть равным конечному значению диапазона измерений (предельному значению шкалы прибора).

Погрешности средств измерений

Класс точности прибора указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,05. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.

Класс точности прибора (например, амперметра) дается выражением

При установлении классов точности приборов нормируется приведенная погрешность, а не относительная. Причина этого заключается в том, что относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой величины увеличивается.

По ГОСТ 8.401-80 в качестве значений класса точности прибора используется отвлеченное положительное число из ряда:

В интервале от 1 до 100 можно использовать в качестве значений класса точности числа:

(α = 0) 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6;

(α = 1) 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.

Т.е. четырнадцать чисел 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6; 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.

Необходимо отметить, классы точности от 6,0 и выше считаются очень низкими.

Примеры решения задач

Задача №1

Определить для вольтметра с пределом измерения 30 В класса точности 0,5 относительную погрешность для точек 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В и наибольшую абсолютную погрешность прибора.

Решение

  1. Класс точности указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,5. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.

Приведенная погрешность (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению)

постоянна и равна классу точности прибора.

Относительная погрешность однократного измерения (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины)

уменьшается к значению класса точности прибора с ростом измеренного значения к предельному значению шкалы прибора.

Абсолютная погрешность однократного измерения

постоянна на всех отметках рабочей части шкалы прибора.

По условию задачи: Uизм = Ui = 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В – измеренное значение электрической величины; Uпр = 30 В – предел шкалы вольтметра.

Наибольшая абсолютная погрешность вольтметра

Источник

Класс точности прибора выражается пределом допускаемой погрешности — MOREREMONTA

Класс точности прибора не выражается пределом допускаемой субъективной погрешности.

Атамалян Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин / Э. Г. Атамалян. – М. : Высшая школа, 2005. – С. 41.
ответ тест i-exam

Точность измерения характеризуется его возможными погрешностями. Эти погрешности при каждом конкретном измерении не должны превышать некоторого определенного значения. В зависимости от способа числового выражения различают погрешности абсолютные и относительные, а применительно к показывающим приборам — еще и приведенные.

Абсолютная погрешность ∆А — это разность между измеренным Лиз и действительным А значениями измеряемой величины:

Например, амперметр показывает Аиз= 9 А, а действительное значение тока А = 8,9 А, следовательно, А =0,1 А.

Чтобы определить действительное значение величины, нужно к измеренному значению прибавить поправку — абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком.

Точность измерения оценивается обычно не абсолютной, а относительной погрешностью — выраженным в процентах отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой . величины:

а так как разница между А и Aиз обычно относительно мала, то практически в большинстве случаев можно считать, что у = = (∆A/Aиз)·100 %

Для приведенного примера измерения тока относительная погрешность у= (0,1/9)·100 % = 1,11 %.

Однако оценивать по относительной погрешности точность самых распространенных показывающих приборов со стрелочным указателем неудобно. Дело в том, что абсолютная погрешность ∆А у них имеет обычно один и тот же порядок вдоль всей шкалы. При постоянной абсолютной погрешности ∆А с уменьшением измеряемой величины Аиз быстро растет относительная погрешность (рис. 12.1). Поэтому рекомендуется выбирать пределы измерения показывающего прибора так, чтобы отсчитывать показания в пределах второй половины шкалы, ближе к ее концу.

Для оценки точности самих показывающих измерительных приборов служит их приведенная погрешность. Так называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности показания ∆А к А ном — номинальному значению, соответствующему наибольшему показанию прибора:

Если в рассмотренном примере предел измерения амперметра A ном = 10 А, то приведенная погрешность упр= (0,1/10)-100 % = 1 %

Погрешности прибора обусловливаются недостатками самого прибора и внешними влияниями. Приведенная погрешность, зависящая лишь от самого прибора, называется основной погрешностью. Нормальные рабочие условия — это температура окружающей среды 20 °С (или та, которая обозначена на шкале прибора), нормальное рабочее положение прибора (указанное условным знаком на его шкале), отсутствие вблизи прибора ферромагнитных масс и внешних магнитных полей (кроме земного) и прочие нормальные условия (номинальные: напряжение, частота тока, синусоидальная форма кривой тока и т. д.).

Допускаемая основная погрешность электроизмерительного прибора определяет его класс точности. Обозначением класса точности служит допускаемая основная погрешность приборов, принадлежащих к этому классу: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Принадлежность прибора к определенному классу указывает, что основная погрешность прибора на всех делениях шкалы не превышает значения, определяемого классом точности этого прибора (например, у прибора класса 1 допускаемая основная погрешность 1 %). Отклонение внешних условий от нормальных вызывает дополнительные погрешности.

В зависимости от чувствительности к внешним магнитным или электрическим полям электроизмерительные приборы делятся на две категории: I — приборы менее чувствительные и II — приборы

Для правильного применения электроизмерительного прибора важны его технические особенности. Эти особенности указываются на шкале прибора условными обозначениями, приведенными в табл. 12.1. 12.4. ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ

Включение измерительного прибора в исследуемую электрическую цепь неизбежно в некоторой степени изменяет ее режим работы. Это изменение вызывается по существу тем, что работающий прибор потребляет некоторую энергию. Поэтому при исследовании объектов малой мощности могут существенно исказиться результаты. Желательно, чтобы собственное потребление энергии измерительным прибором было возможно меньше.

Простейшим примером влияния собственного потребления энергии измерительными приборами на результаты, измерения может служить измерение сопротивления резистора (при постоянном токе) при помощи вольтметра и амперметра с вычислением по закону Ома. Для такого измерения возможны две схемы включения приборов (рис. 12.2), причем в обоих случаях для точного измерения сопротивления резистора необходимо учесть влияние собственного потребления энергии приборами.

Таблица 12.1. Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Прибор трехфазного тока для неравномерной нагрузки фаз

Прибор трехфазного тока с двухэлементным измерительным механизмом

Защита от внешних магнитных полей, например 2 мТл

Защита от внешних электрических полей, например 10 кВ/м

Класс точности при нормировании погрешности в процентах от диапазона измерения, например 1,5

То же при нормировании погрешности в процентах от длины шкалы, например 1,5

Горизонтальное положение шкалы

Вертикальное положение шкалы

Наклонное положение шкалы под определенным углом к горизонту, например 60°

Направление ориентировки прибора в земном магнитном поле

Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением, например 2 кВ

Прибор испытанию прочности изоляции не подлежит

Осторожно! Прочность изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу не соответствует нормам (знак выполняется красного цвета)

В схеме рис. 12.2, а амперметр измеряет ток / в резисторе с сопротивлением г, а вольтметр измеряет напряжение U’ = U + rАI, где rА — сопротивление амперметра, т. е. напряжение, равное сумме напряжения U на резисторе и напряжения между выводами амперметра. Следовательно, на основании закона Ома определяется сумма сопротивлений резистора и амперметра:

Действительное значение сопротивления резистора

Очевидно, что ошибка измерения будет тем меньше, чем меньше сопротивление амперметра.

При измерении по схеме рис. 12.2, б вольтметр присоединен непосредственно к выводам резистора и показывает напряжение U на резисторе, а амперметр измеряет сумму токов в резисторе и в цепи вольтметра: I’ = I + Iv Таким образом, в этом случае на основании показаний приборов определяется проводимость

где rv — сопротивление вольтметра.

Чтобы определить проводимость объекта измерения — резистора, нужно из найденной проводимости вычесть проводимость вольтметра:

Чем больше сопротивление вольтметра rv, тем меньше поправка к результатам измерения.

При измерении мощности ваттметром также неизбежно влияние

его собственного потребления энергии на результаты измерения. Две основные схемы такого измерения (рис. 12.3) соответствуют двум вышеприведенным схемам измерения сопротивления: в первом случае погрешность вызвана сопротивлением цепи тока ваттметраrА, во втором случае — собственным потреблением энергии цепи напряжения ваттметра.

В схеме рис. 12.3, а ваттметр измеряет кроме мощности Р в сопротивлении нагрузки еще и мощность потерь в сопротивлении собственной цепи тока, т. е.

Если мощность измеряется по схеме рис. 12.3, б, то ваттметр измеряет кроме мощности в сопротивлении нагрузки еще и мощность потерь в своей цепи напряжения, т. е.

При переменном токе учет поправок осложняется тем, что сопротивления цепей переменного тока — величины комплексные.

Чем меньше мощности контролируемых цепей, тем существеннее влияние собственного потребления энергии измерительными приборами на результаты измерений. В частности, эти влияния обычно значительны в цепях управления автоматики и в цепях электронных устройств.

Во время лабораторных измерений требуется знать точность измерительных средств, которые в свою очередь обладают определенными характеристиками и различаются по устройству. Каждое из средств измерения (СИ) имеют определенные неточности, которые делится на основные и дополнительные. Зачастую возникают ситуации, когда нет возможности или просто не требуется производить подробный расчет. Каждому средству измерения присвоен определенный класс точности, зная который, можно выяснить его диапазон отклонений.

Вовремя выяснить ошибки измерительного средства помогут нормированные величины погрешностей. Под этим определением стоит понимать предельные, для измерительного средства показатели. Они могут быть разными по величине и зависеть от разных условий, но пренебрегать ими не стоит ни в коем случае, ведь это может привести к серьезной ошибке в дальнейшем. Нормированные значения должны быть меньше чем покажет прибор. Границы допустимых величин ошибок и необходимые коэффициенты вносятся в паспорт каждого замеряющего размеры устройства. Узнать подробные значения нормирования для любого прибора можно воспользовавшись соответствующим ГОСТом.

Класс точности измерительного прибора

Обобщающая характеристика, которая определяется пределами погрешностей (как основных, так и дополнительных), а также другими влияющими на точные замеры свойствами и показатели которых стандартизированы, называется класс точности измерительного аппарата. Класс точности средств измерений дает информацию о возможной ошибке, но одновременно с этим не является показателем точности данного СИ.

Средство измерения – это такое устройство, которое имеет нормированные метрологические характеристики и позволяет делать замеры определенных величин. По своему назначению они бывают примерные и рабочие. Первые используются для контроля вторых или примерных, имеющих меньший ранг квалификации. Рабочие используются в различных отраслях. К ним относятся измерительные:

  • приборы;
  • преобразователи;
  • установки;
  • системы;
  • принадлежности;
  • меры.

На каждом средстве для измерений имеется шкала, на которой указываются классы точности этих средств измерений. Они указываются в виде чисел и обозначают процент погрешности. Для тех, кто не знает, как определить класс точности, следует знать, что они давно стандартизованы и есть определенный ряд значений. Например, на устройстве может быть одна из следующих цифр: 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001. Если это число находится в круге, то это погрешность чувствительности. Обычно ее указывают для масштабных преобразователей, таких как:

  • делители напряжения;
  • трансформаторы тока и напряжения;
  • шунты.

Обозначение класса точности

Обязательно указывается граница диапазона работы этого прибора, в пределах которой значение класса точности будет верно.

Те измерительные устройства, которые имеют рядом со шкалой цифры: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5, именуются как прецизионные. Сфера их применения – это точные и особо точные замеры в лабораторных условиях. Приборы с маркировкой 1,0; 1,5; 2,5 или 4,0 называются технические и исходя из названия применяются в технических устройствах, станках, установках.

Возможен вариант, что на шкале такого аппарата не будет маркировки. В такой ситуации погрешность приведенную принято считать более 4%.

Если значение класса точности устройства не подчеркнуто снизу прямой линией, то это говорит о том, что такой прибор нормируется приведенной погрешностью нуля.

Грузопоршневой манометр, класс точности 0,05

Если шкала отображает положительные и отрицательные величины и отметка нуля находится посередине такой шкалы, то не стоит думать, что погрешность во всем диапазоне будет неизменной. Она будет меняться в зависимости от величины, которую измеряет устройство.

Если замеряющий агрегат имеет шкалу, на которой деления отображены неравномерно, то класс точности для такого устройства указывают в долях от длины шкалы.

Возможны варианты измерительных аппаратов со значениями шкалы в виде дробей. Числитель такой дроби укажет величину в конце шкалы, а число в знаменателе при нуле.

Нормирование

Классы точности средств измерений сообщают нам информацию о точности таких средств, но одновременно с этим он не показывает точность измерения, выполненного с помощью этого измерительного устройства. Для того, чтобы выявить заблаговременно ошибку показаний прибора, которую он укажет при измерении люди нормируют погрешности. Для этого пользуются уже известными нормированными значениями.й

Нормирование осуществляется по:

Формулы расчета абсолютной погрешности по ГОСТ 8.401

Каждый прибор из конкретной группы приспособлений для замера размеров имеет определенное значение неточностей. Оно может незначительно отличаться от установленного нормированного показателя, но не превышать общие показатели. Каждый такой агрегат имеет паспорт, в который записываются минимальные и максимальные величины ошибок, а также коэффициенты, оказывающие влияние в определенных ситуациях.

Все способы нормирования СИ и обозначения их классов точности устанавливаются в соответствующих ГОСТах.

Виды маркирования

Классы точности абсолютно всех измерительных приборов подлежат маркировке на шкале этих самых приборов в виде числа. Используются арабские цифры, которые обозначают процент нормированной погрешности. Обозначение класса точности в круге, например число 1,0, говорит о том, что ошибочность показаний стрелки аппарата будет равна 1%.

Если в обозначении используется кроме цифры еще и галочка, то это значит, что длина шкалы применяется в роли нормирующего значения.

Латинские буквы для обозначения применяются если он определяется пределами абсолютной погрешности.

Существуют аппараты, на шкалах которых нет информации о классе точности. В таких случаях абсолютную следует приравнивать к одной второй наименьшего деления.

Пределы

Как уже говорилось раньше, измерительный прибор, благодаря нормированию уже содержит случайную и систематические ошибки. Но стоит помнить, что они зависят от метода измерения, условий и других факторов. Чтобы значение величины, подлежащей замеру, было на 99% точным, средство измерения должно иметь минимальную неточность. Относительная должна быть примерно на треть или четверть меньше погрешности измерений.

Базовый способ определения погрешности

При установке класса точности в первую очередь нормированию подлежат пределы допустимой основной погрешности, а пределы допускаемой дополнительной погрешности имеют кратное значение от основной. Их пределы выражают в форме абсолютной, относительной и приведенной.

Приведенная погрешность средства измерения – это относительная, выраженная отношением предельно-допустимой абсолютной погрешности к нормирующему показателю. Абсолютная может быть выражена в виде числа или двучлена.

Если класс точности СИ будет определяться через абсолютную, то его обозначают римскими цифрами или буквами латиницы. Чем ближе буква будет к началу алфавита, тем меньше допускаемая абсолютная погрешность такого аппарата.

Класс точности 2,5

Благодаря относительной погрешности можно назначить класс точности двумя способами. В первом случае на шкале будет изображена арабская цифра в кружке, во втором случае дробью, числитель и знаменатель которой сообщают диапазон неточностей.

Основная погрешность может быть только в идеальных лабораторных условиях. В жизни приходится умножать данные на ряд специальных коэффициентов.

Дополнительная случается в результате изменений величин, которые каким-либо образом влияют на измерения (например температура или влажность). Выход за установленные пределы можно выявить, если сложить все дополнительные погрешности.

Случайные ошибки имеют непредсказуемые значения в результате того, что факторы, оказывающие на них влияние постоянно меняются во времени. Для их учета пользуются теорией вероятности из высшей математики и ведут записи происходивших раньше случаев.

Пример расчета погрешности

Статистическая измерительного средства учитывается при измерении какой-либо константы или же редко подверженной изменениям величины.

Динамическая учитывается при замерах величин, которые часто меняют свои значения за небольшой отрезок времени.

Классы точности болтов

Болты и другие крепежные изделия изготавливают нескольких классов:

Каждый из них имеет свои допуски измеряемой величины, отличные от остальных и применяется в различных сферах.

Крепеж С используют в отверстиях с диаметром немногим больше диаметра болта (до 3мм). Болты без труда устанавливаются, не отнимая много времени на работу. Из минусов стоит отметить то, что при физическом воздействии на такой крепеж, болтовое соединение может сместиться на несколько миллиметров.

Крепеж В подразумевает использование болтов, диаметр которых меньше отверстия в пределах 1-1,5 мм. Это позволяет конструкции меньше подвергаться смещениям и деформациям, но повышаются требования к изготовлению отверстий в креплениях.

Гайки шестигранные класса точности В

Крепеж А создается по проекту. Диаметр болта такого типа, меньше диаметра отверстия максимум на 0,3 мм и имеет допуск только со знаком минус. Это делает крепеж неподвижным, не позволяет происходить смещению узлов. Изготовление болтов А-класса стоит дороже и не всегда используется в производстве.

Класс точности присутствует в описании всех измерительных приборов и является одной из самых важных характеристик. Чем выше его значение, тем более дорогостоящий будет прибор, но в то же время он сможет предоставить более точную информацию. Выбор стоить делать исходя из сложившейся ситуации и целей в которых будет использоваться такое средство. Важно понимать, что в некоторых ситуациях экономически выгодно будет приобрести дорогостоящее сверхточное оборудование, чтобы в дальнейшем сберечь деньги.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Электроизмерительные приборы | Типы Точность Точность Разрешение Скорость

В основном существует три типа измерительных приборов , и это

  1. Электрические измерительные приборы
  2. Механические измерительные приборы.
  3. Электронные измерительные приборы.

Здесь нас интересуют электроизмерительные приборы , поэтому поговорим о них подробнее. Электрические приборы измеряют различные электрические величины, такие как коэффициент мощности, мощность, напряжение, ток и т. Д.Все аналоговые электрические приборы используют механическую систему для измерения различных электрических величин, но, как мы знаем, вся механическая система имеет некоторую инерцию, поэтому электрические приборы имеют ограниченный временной отклик.

Теперь есть разные способы классификации инструментов. В широком смысле мы можем разделить их на следующие категории:

Абсолютные измерительные приборы

Эти приборы выдают выходные данные в терминах физической постоянной инструментов. Например, токовый баланс Рэлея и касательный гальванометр являются абсолютными приборами.

Вторичные измерительные инструменты

Эти инструменты сконструированы с помощью абсолютных инструментов. Вторичные приборы калибруются путем сравнения с абсолютными приборами. Они чаще используются для измерения величин по сравнению с абсолютными приборами, так как работа с абсолютными приборами требует времени.

Другой способ классификации электроизмерительных приборов зависит от того, каким образом они производят результат измерений.Исходя из этого, они могут быть двух типов:

Приборы отклоняющего типа

В этих приборах типа стрелка электрического измерительного прибора отклоняется для измерения количества. Значение количества можно измерить, измерив чистое отклонение указателя от его исходного положения. Чтобы понять эти типы инструментов, давайте возьмем пример амперметра с подвижной катушкой с постоянным магнитом отклоняющего типа, который показан ниже:

На диаграмме, показанной выше, есть два постоянных магнита, которые называются неподвижной частью прибора и подвижной частью. часть, которая находится между двумя постоянными магнитами, состоит из указателя.Прогиб движущейся катушки прямо пропорционален току. Таким образом, крутящий момент пропорционален току, который определяется выражением T d = K.I, где T d - отклоняющий крутящий момент.

K - константа пропорциональности, которая зависит от силы магнитного поля и количества витков в катушке. Стрелка отклоняется между двумя противоположными силами, создаваемыми пружиной и магнитами. И результирующее направление указателя совпадает с направлением равнодействующей силы.Значение тока измеряется углом отклонения θ и значением K.

Приборы нулевого типа

В отличие от приборов отклоняющего типа, электрические измерительные приборы нулевого или нулевого типа стремятся сохранять положение стрелки в неподвижном состоянии. Они поддерживают положение указателя в неподвижном состоянии, создавая противоположный эффект. Таким образом, для работы приборов нулевого типа требуются следующие шаги:

  1. Значение противоположного эффекта должно быть известно, чтобы вычислить значение неизвестной величины.
  2. Детектор точно показывает состояние баланса и дисбаланса.

Детектор также должен иметь средства для восстановления силы.
Давайте посмотрим на преимущества и недостатки измерительных приборов типа отклонения и нуля :

  1. Приборы отклоняющего типа менее точны, чем приборы нулевого типа. Это связано с тем, что в приборах с нулевым отклонением противоположный эффект откалиброван с высокой степенью точности, в то время как калибровка приборов отклоняющего типа зависит от значения постоянной прибора, следовательно, обычно не имеет высокой степени точности.
  2. Приборы нулевого типа более чувствительны, чем приборы отклоняющего типа.
  3. Приборы отклоняющего типа более подходят для динамических условий, чем приборы нулевого типа, поскольку собственные отклики приборов нулевого типа медленнее, чем приборы отклоняющего типа.

Ниже приведены три важные функции электрических измерительных приборов.

Функция индикации

Эти приборы предоставляют информацию об измеряемой переменной величине, и в большинстве случаев эта информация предоставляется путем отклонения указателя.Этот вид функции известен как функция индикации инструментов.

Функция записи

Эти инструменты обычно используют бумагу для записи результатов. Этот тип функции известен как функция записи инструментов.

Управляющая функция

Эта функция широко используется в промышленном мире. В этой теме эти инструменты контролируют процессы.
Теперь есть две характеристики электроизмерительных приборов и измерительных систем .Они записаны ниже:

Статические характеристики

В характеристиках этого типа измерения величин либо постоянны, либо медленно меняются во времени. Ниже приведены некоторые основные статические характеристики:

  1. Точность :
    Желаемое качество измерения. Он определяется как степень близости показаний прибора к истинному значению измеряемой величины. Точность может быть выражена тремя способами.
    1. Точность точки
    2. Точность в процентах от шкалы диапазона
    3. Точность в процентах от истинного значения.
  2. Чувствительность :
    Также желательно качество измерения. Он определяется как отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного сигнала.
  3. Воспроизводимость :
    Это снова желаемое качество. Он определяется как степень близости, с которой данная величина может быть повторно измерена. Высокое значение воспроизводимости означает низкое значение дрейфа. Дрейф бывает трех типов
    1. Дрейф нуля
    2. Дрейф диапазона
    3. Зональный дрейф

Динамические характеристики

Эти характеристики связаны с быстро изменяющимися величинами, поэтому для понимания этих типов характеристик нам необходимо изучить динамические отношения между входом и выходом.

Электрические измерения - Meccanismo Complesso

Просмотры сообщений: 3 906

Прежде чем перейти к теме измерения электрических величин, стоит отметить, что, поскольку вы можете использовать высокотехнологичные и высокоточные устройства, никакое измерение не может считаться правильным. Таким образом, следует, что оценка погрешности измерения в зависимости от типа используемого инструмента имеет большое значение, и поэтому мы должны внимательно ее рассмотреть.

Погрешности измерения

Процесс выполнения измерения определяется как как результат взаимосвязи между определенной величиной и другой однородной величиной, выбранной в качестве единицы измерения (выборки) . Во время измерения всегда возникают ошибки. Их можно разделить на две категории:

  • систематических ошибок
  • случайных ошибок

Систематических ошибок не являются результатом действий оператора, а зависят от характеристик инструментов и используемого метода измерения.Они делятся на два типа: инструментальных погрешностей, , которые связаны с классом измерительного инструмента, и ошибок самопотребления, , которые связаны с поглощением тока или падениями напряжения в инструментах. Источник систематических ошибок, например, возникает, когда инструмент мешает работе прибора, на котором вы измеряете величину. Фактически, значение измерения будет другим, если вы получите его с инструментом или без него. Рассмотрим случай, когда вы хотите измерить напряжение с помощью вольтметра или ток с помощью амперометра, их внутреннее сопротивление влияет на рабочие условия цепи, в которой выполняется измерение.Другой распространенный случай - это измерения, проводимые не калиброванными приборами. Систематические ошибки являются наиболее коварными ошибками, потому что они всегда имеют одинаковое количество и один и тот же знак, поэтому их трудно обнаружить, но как только их причины выявлены, их можно легко устранить.

Случайные ошибки вызваны как действиями оператора, так и условиями окружающей среды при измерении. Присутствие этих ошибок может случайным образом изменить результат измерения как на превышение, так и на дефект; Классическим примером этого типа ошибок является ошибка параллакса при чтении индекса для мобильных устройств.Другой пример - ошибка измерения временных интервалов запуска и остановки секундомера.

Этот тип ошибки может быть уменьшен до очень маленьких объектов при повторных измерениях, но его нельзя полностью исключить, в отличие от систематических ошибок. Таким образом, результат любого измерения должен интерпретироваться, например, повторение того же измерения и предположение, что значение меры находится между минимальным и максимальным полученным значением. Чем больше количество измерений с одним и тем же результатом, тем выше надежность измерения.Это означает, что результат измерения, чтобы его можно было правильно использовать, всегда должен быть связан со значением неопределенности U , определенным соответствующим образом. Следовательно, значение меры будет выражено следующим соотношением:

Следовательно, неопределенность адекватно определяет качество измерения и предполагает эффективную оценку всех систематических ошибок. Величина неопределенности согласно UNI CEI ENV 13005/2000 (правила неопределенности измерения) классифицируется на:

  • неопределенность типа A основана на статистических методах (объективных) или на серии повторных измерений;
  • Неопределенность типа B основана на субъективных элементах, таких как спецификации производителя приборов с относительными данными калибровки;
  • предыдущие данные измерений;
  • справочные данные в руководствах, базах данных и научной литературе.

Практически любая мера представлена ​​четырьмя элементами: параметром , числом, неопределенностью, единицей измерения , как показано в таблице 1.

Табелла 1:

321
Parametro numero incertezza unita di misura
Tensione 230 ± 2,5 вольт ампер

Единственное исключение из неопределенности измерения - это подсчет дискретных величин (состоящих из отдельных элементов), таких как количество людей, присутствующих в комнате, или количество автомобилей на парковке.В этом случае результат можно считать безошибочным.

Предыдущее утверждение вводит понятие точности измерения. Эта концепция тесно связана с измеряемой величиной и характеристиками используемого инструмента. Точность определяется как наименьшая единица измерения, которую может оценить прибор. Например, если вам нужно измерить размер комнаты с помощью рулетки, вы получите ошибку в несколько сантиметров, тогда как если вы сделаете такое же измерение с помощью лазерного измерителя, вы получите ошибку менее миллиметра.

Когда вы получаете определенный результат, вам часто нужно его приблизить или, как это называют инсайдеры, «округлить». Это означает, что вы можете игнорировать некоторые цифры, принимая во внимание следующие факторы:

- Степень приближения . В этом случае мы должны применить правило из 5 . Если первая цифра, которую вы хотите удалить, меньше 5, то остальные цифры остаются без изменений (округление в меньшую сторону). Вместо этого, если цифра, которую вы хотите удалить, равна или больше 5, вам необходимо увеличить на одну единицу предыдущую цифру (приближение путем округления в большую сторону).Еще одно правило, которое вы должны применить, - это определение значащих цифр результата, полученного с помощью большего количества измерений: количество значащих цифр должно быть равно количеству менее точных измерений. Например, значение напряжения 45,35 В или даже 45,37 В может быть округлено до 45,4 В; текущее значение 32,34 А можно округлить до 32,3 А. В случае суммы трех токов: 29,4 + 2,35 + 0,426 А, результат будет 32,176 А, но вы должны учитывать, что величина 29.4 ограничивает точность до первой цифры после десятичной точки, поэтому приблизительный результат равен 32,2 А.

- Степень точности . Он представлен рядом значащих цифр. Хорошей практикой является следование общему правилу, согласно которому последняя значимая цифра результата измерения должна иметь тот же порядок величины неопределенности. Например, если вы измеряете напряжение со значением 2145 ± 0,02 В, то результат должен быть выражен как 2,15 В ± 0.02 В.

Таким образом, выполняя измерение, вы должны определить возможную ошибку ( неопределенность ), которая может быть определена как абсолютная ошибка εa , возникающая в результате разницы между измеренным значением Vm и истинным значением Vv . Однако в практических приложениях предпочтительно, чтобы значение относительной погрешности выражалось следующим уравнением:

, то есть

Значение εr% важно.Фактически, по этому значению можно понять, что измерения могут быть более точными, приближаясь к полной шкале в аналоговых приборах. Например, рассмотрим вольтметр с линейной шкалой, полной шкалой 250 В и абсолютной погрешностью ± 0,5 В. Вы выполнили два измерения, перед измерением 120 В и затем измерением 230 В; εr% будет в первом случае

и для второго корпуса

Понятно, что около полной шкалы измерение более точное, и по этой причине измерительные приборы идентифицируются в соответствии со стандартами IEC со следующими классами точности : 0.05 - 0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,5 - 1 - 1,5 - 2,5 - 5. Это означает, например, что аналоговый прибор класса 1 показывает относительную погрешность в процентах в пределах ± 1% для всех значений шкалы. Параметр class очень важен для определения объема инструмента, например:

  • приборы классов 0,05 - 0,1: используются как стандартное оборудование в лаборатории;
  • классы 0,2 - 0,3 - 0,5: используются в качестве оборудования в лаборатории;
  • классы 1 - 1.5: они используются для управления системами и для калибровки панельных приборов;
  • классы 2.5 - 5: они используются с панельными приборами в стационарных установках для непрерывных измерений в системах.
Рис.1: условные обозначения на средствах измерений.

Как правило, в аналоговых приборах параметр класса напрямую отображается на манометре прибора вместе с другой информацией, такой как единицы измерения, рабочая температура и т. Д .; Вместо этого в цифровых приборах мы можем найти эту информацию в технических характеристиках продукта.

Измерительные приборы

Устройства, позволяющие установить связь между определенной величиной и соответствующей ей единицей измерения, называются измерительными приборами . Это оборудование, способное сравнивать измеряемую величину с содержащейся в них единицей измерения.

Схематично измерительный прибор может быть определен последовательностью следующих элементов: датчик , вставленный в измерительную цепь, определяет значение параметра при измерении, преобразователь преобразует тип переменной, обнаруживаемой датчиком датчик, такой как электромагнитный преобразователь, каскад усиления обрабатывает преобразованный сигнал электронным или механическим способом; конечное устройство считывания , которое может быть аналоговым, в котором показания задаются указателем в движении на градуированной шкале, или цифровым, в котором показание отображается на цифровом дисплее.

Эта схема, типичная для электрических приборов, называется измерительной цепью , и ее элементы нельзя размещать в одном месте или в одно и то же время. Это случай телеметрии или инструментов, которые с течением времени хранят и обрабатывают огромные объемы данных. Некоторые типы инструментов могут измерять различные типы физических величин, даже неоднородные, например, тестеры или мультиметры. Фактически, они могут измерять напряжение, ток, сопротивление, частоту.

Таким образом, в зависимости от типа конечного устройства для чтения, мы имеем две разные категории средств измерений:

  • аналоговых инструментов
  • цифровых инструментов

аналоговых инструментов

Аналоговые приборы , могут быть электромеханические или электронные. Электромеханический инструмент состоит из подвижного элемента, имеющего исходное положение покоя. К этому подвижному элементу прикреплен индекс, и он управляется крутящим моментом, пропорциональным измеряемой величине. В отличие от этого крутящего момента, существует еще один антагонистический крутящий момент, создаваемый пружиной, которая стремится привести подвижный рычаг в исходное положение (индекс к нулю). За счет баланса этих двух крутящих моментов получается угловое смещение, перемещающее вперед или назад указатель на градуированной шкале.В зависимости от принципа, лежащего в основе электромеханического преобразователя, у вас могут быть разные категории инструментов:

  • инструментов с постоянными магнитами и подвижной катушкой,
  • инструментов с подвижным железом,
  • электродинамических инструментов,
  • индукционных инструментов,
  • инструментов с горячей проволокой,
  • динамических инструментов из железа,
  • инструментов с термопарами,
  • инструментов для выпрямителей,
  • Hall инструменты эффектов;

Аналоговые электронные приборы содержат такие схемы, как генераторы, фильтры, выпрямители и усилители, которые пропорционально преобразуют измеряемую величину в ток, передавая его на магнитоэлектрический прибор.В этих приборах наличие усилителей позволяет получить высокую чувствительность при очень высоком входном импедансе.

Важнейшие технические характеристики аналоговых средств измерений:

чувствительность - наименьшая измеряемая величина, способная вызвать заметный сдвиг в начале шкалы прибора. На практике чувствительность определяет нижний предел диапазона измерения прибора, в то время как верхний предел задается полной шкалой;

разрешение - это наименьшее изменение измеряемой величины, обнаруживаемое смещением индекса.На практике он представляет собой значение последней заметной значащей цифры;

полная шкала указывает максимальное значение величины, которую прибор может измерить, и вместе с чувствительностью ограничивает рабочий диапазон;

входной импеданс - импеданс, который прибор представляет по отношению к измеряемой величине;

класс точности - ширина полосы неопределенности, выраженная в процентах от полной шкалы;

Время отклика соответствует времени, которое требуется цепочке измерения для выполнения измерения.Точнее, время, прошедшее с момента изменения ввода до момента, когда система считывания стабильно принимает свое окончательное значение в пределах своей точности;

пределы использования - это все те переменные, которые влияют на правильное функционирование прибора, такие как температура окружающей среды, форма входного сигнала, максимальные значения напряжения и тока, положение использования прибора, электрические параметры. и магнитные поля из-за внешних факторов;

Инжир.2: аналоговые панели инструментов

Цифровые инструменты

Цифровые приборы состоят из аналого-цифрового преобразователя, который преобразует электрическую информацию в двоичный цифровой сигнал. Затем этот сигнал декодируется и подается на соответствующий числовой дисплей, на котором вы можете непосредственно прочитать значение меры. Благодаря современным технологиям вы можете иметь сложные цифровые инструменты, которые могут хранить, извлекать и обрабатывать данные измерений.Кроме того, они также могут быть связаны с компьютерными системами для настройки автоматического и дистанционного управления системой.

Важнейшие технические характеристики цифровых средств измерений:

точность определяет относительную погрешность в процентах по отношению к полной шкале. На практике он аналогичен классу точности аналогового прибора;

количество цифр - малейшее заметное отклонение от прибора;

время измерения - количество циклов измерения, которые инструмент может выполнить за секунду;

разрешение - это минимальное значение, отображаемое на дисплее с наименьшей полной шкалой.Например, четырехразрядный вольтметр с минимальной полной шкалой 0,1 В имеет разрешение 0,01 мВ. На практике эта функция эквивалентна чувствительности аналогового прибора;

входной импеданс - импеданс, который инструмент представляет по отношению к измеряемой величине;

вне диапазона - это значение по шкале, охватываемой прибором. Этот параметр отображается прибором с индикацией, такой как горизонтальная полоса или знак -, чтобы указать обратную полярность измерения в постоянном токе, называемую « половинная цифра ».По этой причине инструмент определяется как инструмент с 3½ цифрами;

точек измерения - это количество отчетливой информации, которая может отображаться на дисплее, включая индикацию выхода за пределы допустимого диапазона. Например, трехзначный инструмент может дать 1000 точек измерения;

шум представляет собой случайное колебание, которое происходит с быстрыми изменениями наименее значимого числа;

Подавление нормального режима (ЯМР) выражается в дБ и представляет способность прибора отличать измеряемый входной сигнал от постороннего шума;

Подавление синфазного сигнала (CMR) выражается в дБ и представляет способность прибора отличать измеряемый сигнал от шума между входом и землей.

Рис.3: цифровые панели инструментов

В большинстве случаев аналоговые и цифровые инструменты, используемые для измерения и контроля электрических величин, классифицируются в соответствии со следующими характеристиками:

- Измеряемое количество. В эту категорию входят приборов с 1 входом : вольтметр, анализаторы цепей, анализаторы спектра, амперометры, гальванометры, частотомер, датчики заряда; и 2-входные приборы : ваттметры, варметры, счетчики энергии (счетчики), измеритель импеданса, омметры, ратиометр;

- Методы измерения .В эту категорию входят: датчиков , показывающих значение измеряемой величины мгновенно без записи, регистрирующих приборов , показывающих прогресс измерения во времени путем записи его на бумаге; и, наконец, интеграторы , чаще всего называемые счетчиками, представляющими интеграл магнитуды во времени.

Рис.4: портативный цифровой мультиметр

Некоторые примеры электрических измерений

Пример правильной оценки значения сопротивления заземления с помощью цифрового многофункционального прибора.

На дисплее с выбранным диапазоном 200 Ом отображается значение 20 Ом. В технических характеристиках в инструкции по эксплуатации указаны следующие характеристики:

  • диапазон = 200 Ом
  • разрешение = 0,1 Ом
  • точность (погрешность) ± 3% показания (показания) + ± 4 цифры.

Рассчитайте различные типы неопределенности:

  • погрешность из-за считывания (dgt) = ± 3% от 20 Ом = ± 0,6 Ом
  • погрешность из-за сдвига последней цифры (dgt) = 0,1 Ом · ± 4 цифры = ± 0, 4 Ом
  • абсолютная погрешность = ± 0,6 + ± 0,4 = ± 1 Ом
  • относительная погрешность в процентах = 1/20 · 100 = 5%

Правильное представление измерения следующее: RT = 20 ± 1 Ом

Пример правильной оценки значения сопротивления заземления с использованием аналогового измерителя заземления.

На шкале с выбранным диапазоном 200 Ом вы читаете значение 20 Ом. В технических характеристиках в инструкции по эксплуатации указаны следующие характеристики:

  • погрешность в процентах = ± 3% полной шкалы. (полная шкала).

Рассчитайте различные типы неопределенности:

  • абсолютная погрешность = ± 3% от 200 Ом (полная шкала) = ± 6 Ом
  • процентная относительная погрешность = 6/20 · 100 = 30%

Правильное представление измерения следующее: RT = 20 ± 6 Ом.

Эти два примера также полезны для понимания значения допустимости ошибки измерения и, следовательно, достоверности меры. Например, если измерение сопротивления заземления (в приведенных выше примерах) относится к определенному пределу, как в случае дифференциального переключателя с током Idn 1 А, в конкретной среде с пределом контактного напряжения 25 В и сопротивлением заземления которое не должно быть больше 25 Ом; Понятно, что измерение, выполненное аналоговым прибором, нельзя считать приемлемым, поскольку значение 25 Ом входит в диапазон ошибок прибора

.

20 Ом ± 6 = 14 ÷ 26 Ом.

Вместо этого, измерение, выполненное с помощью цифрового прибора, можно считать приемлемым, поскольку значение 25 Ом выходит за пределы диапазона погрешности прибора:

20 Ом ± 1 = 19 ÷ 21 Ом.

Прямые и косвенные измерения

Мера данной электрической величины определяется direct , когда ее значение получается путем непосредственной вставки прибора в точку измерения без необходимости знать значения других параметров, таких как, например, значения возможных адаптеров.На практике вы производите прямое измерение, когда оно напрямую связано с реальной областью действия прибора, без добавления дополнительных сопротивлений в случае вольтметров или сопротивления вывода в случае амперометров.

Следовательно, поскольку приборы имеют очень низкую полную шкалу, вы можете проводить прямые измерения только для значений в несколько мА или мВ. Таким образом, большинство измерений следует считать косвенными . То есть всякий раз, когда вы используете адаптеры, такие как резисторы, включенные последовательно или параллельно (шунтирующие), трансформаторы, которые уменьшают величину, чтобы сделать ее совместимой с областью применения прибора, преобразователи, которые преобразуют сигнал постоянного или переменного тока в ток или напряжение постоянного тока. пропорционально и независимо от нагрузки.

Примером может быть случай, когда вы хотите измерить ток до 800 A с помощью инструмента с полной шкалой 5 A. В этом случае вы должны использовать амперометрический трансформатор (AT) с коэффициентом 800/5. Затем вам нужно выбрать производителя и обратиться к характеристикам продукта, уделяя особое внимание защите от любого прерывания вторичной обмотки. Это могло быть источником опасных скачков напряжения и перегрева. Что касается амперометрических трансформаторов, мы можем найти их два разных типа: проходной тип , который состоит из петли обмотки, в которой проходит неизолированный проводник, или изолированного, который должен вводиться непосредственно на приборе; и первичная обмотка типа , которая должна быть подключена последовательно к проводнику, на котором измеряется ток.На рисунке 5 показаны способы вставки амперометрического (АТ) и вольтметрического трансформаторов (ТН).

Рис.5: способы вставки амперометрического (АТ) и вольтметрического трансформаторов (ТН).

Электрические измерения и безопасность

Перед тем, как приступить к выполнению каких-либо измерений в электрической системе, крайне важно убедиться в пригодности используемого инструмента по отношению к характеристикам измеряемой величины и окружающей среде, в которой проводятся измерения.Следует учитывать следующие элементы:

  • оценка количества, подлежащего измерению. Необходимо оценить систему, в которой выполняется измерение, с учетом характеристик средств измерений, любых датчиков и кабелей, особенно выдерживаемого напряжения по категориям I - 1500 В, II - 2500 В, III. - 4000 В, IV - 6000 В;
  • комнатная температура и влажность;
  • наличие электромагнитного шума как излучаемого, так и наведенного;
  • оценка обычных или особых сред (пыль, жидкости, горючие газы и т. Д.)).

Меры должны выполняться в полном соответствии с инструкциями, содержащимися в руководстве пользователя прибора, и, в частности, оператору должны быть хорошо известны следующие моменты.

  • общие характеристики и техника с эксплуатационными ограничениями;
  • погрешность измерения при различных натурных шкалах и условиях измерения;
  • подробное описание команд и порядок выполнения предварительной калибровки;
  • процедуры измерения со схемами подключения;
  • меры предосторожности, которые необходимо соблюдать;
  • отключающая способность предохранителей.

Измерения должны выполняться только с использованием приборов и принадлежностей, поставляемых с прибором. Вы всегда должны проверять их хорошую сохранность, уделяя особое внимание замене любого предохранителя, для которого необходимо строго соблюдать отключающую способность, указанную производителем в руководстве пользователя. Обычно в таких случаях возникает соблазн заменить предохранитель обычным стеклянным (поскольку он тоже работает), не думая, что это может привести к изменению выдерживаемого напряжения прибора и, как следствие, к серьезным травмам прибора. оператора, например, поражение электрическим током, ожоги, слепота.

10.5: Электроизмерительные приборы - Physics LibreTexts

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

  • Опишите, как подключить вольтметр в цепь для измерения напряжения
  • Опишите, как подключить амперметр в цепь для измерения тока
  • Опишите использование омметра
Закон

Ома и метод Кирхгофа полезны для анализа и проектирования электрических цепей, предоставляя вам значения напряжения, проходящего тока и сопротивления компонентов, составляющих цепь.Для измерения этих параметров требуются инструменты, и эти инструменты описаны в этом разделе.

Вольтметры и амперметры постоянного тока

В то время как вольтметр с измеряет напряжение, амперметр с измеряет ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дает более полное представление о применениях последовательного и параллельного подключения.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в Volkswagen 1996 года выпуска представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств. Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя. (кредит: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Для измерения тока через устройство или компонент амперметр подключается последовательно с устройством или компонентом. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них.(См. Рисунок \ (\ PageIndex {2} \), где амперметр обозначен символом A.)

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): (a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, последовательно подключенных к батарее, один амперметр помещается последовательно с двумя резисторами, потому что ток одинаковый. через два последовательно включенных резистора. (b) Когда два резистора соединены параллельно с батареей, три метра или три отдельных показания амперметра необходимы для измерения тока от батареи и через каждый резистор.Амперметр подключается последовательно к рассматриваемому компоненту.

Амперметры должны иметь очень низкое сопротивление, доли миллиома. Если сопротивлением нельзя пренебречь, установка амперметра в цепь изменит эквивалентное сопротивление цепи и изменит измеряемый ток. Поскольку ток в цепи проходит через измеритель, амперметры обычно содержат предохранитель для защиты измерителя от повреждения слишком высокими токами.

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно к любому устройству, которое он измеряет.Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \), где вольтметр обозначен символом V.)

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (В) помещается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между положительной клеммой и отрицательной клеммой аккумулятора или источника напряжения. Невозможно подключить вольтметр напрямую через ЭДС без учета внутреннего сопротивления - батареи.

Поскольку вольтметры подключаются параллельно, вольтметр должен иметь очень большое сопротивление. Цифровые вольтметры преобразуют аналоговое напряжение в цифровое значение для отображения на цифровом индикаторе (Рисунок \ (\ PageIndex {4} \)). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка \ (R_M = 10 \, M \ Omega \), тогда как высокоточные вольтметры имеют сопротивление порядка \ (R_M = 10 \, G \ Omega \). Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): (a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения.(b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит а и б: Джозеф Дж. Траут)

Аналоговые и цифровые счетчики

В лаборатории физики вы можете встретить два типа измерителей: аналоговые и цифровые. Термин «аналоговый» относится к сигналам или информации, представленной непрерывно изменяющейся физической величиной, такой как напряжение или ток. Аналоговый измеритель использует гальванометр, который по сути представляет собой катушку провода с небольшим сопротивлением, в магнитном поле с прикрепленной стрелкой, указывающей на шкалу.Ток течет через катушку, заставляя катушку вращаться. Чтобы использовать гальванометр в качестве амперметра, параллельно катушке помещают небольшое сопротивление. У вольтметра большое сопротивление ставится последовательно с катушкой. Цифровой измеритель использует компонент, называемый аналого-цифровым (аналого-цифровым) преобразователем, и выражает ток или напряжение как серию цифр 0 и 1, которые используются для работы цифрового дисплея. Большинство аналоговых счетчиков было заменено цифровыми.

Проверьте свое понимание

Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры.Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. См. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) и рисунок \ (\ PageIndex {2} \) и их обсуждение в тексте

Примечание

В этом виртуальном лабораторном моделировании вы можете создавать схемы с резисторами, источниками напряжения, амперметрами и вольтметрами, чтобы проверить свои знания в области проектирования схем.

Омметры

Омметр - это прибор, используемый для измерения сопротивления компонента или устройства. Работа омметра основана на законе Ома. Традиционные омметры содержат внутренний источник напряжения (например, аккумулятор), который подключается к проверяемому компоненту, создавая ток через компонент. Затем для измерения тока использовался гальванометр, а сопротивление вычислялось по закону Ома. Современные цифровые измерители используют источник постоянного тока для пропускания тока через компонент, и измеряется разность напряжений на компоненте.В любом случае сопротивление измеряется по закону Ома \ ((R = V / I) \), где известно напряжение и измеряется ток, либо известен ток и измеряется напряжение.

Интересующий компонент должен быть изолирован от цепи; в противном случае вы будете измерять эквивалентное сопротивление цепи. Омметр никогда не следует подключать к «активной» цепи, к которой подключен источник напряжения и через нее протекает ток. Это может повредить глюкометр.

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж.Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Мультиметр

Цифровой мультиметр

Мультиметр или мультитестер , также известный как вольт / омметр или VOM , представляет собой электронный измерительный прибор, который объединяет несколько функций измерения в одном устройстве.Типичный мультиметр может включать такие функции, как возможность измерения напряжения, тока и сопротивления. Мультиметры могут использовать аналоговые или цифровые схемы - аналоговые мультиметры и цифровые мультиметры (часто сокращенно DMM или DVOM ). Аналоговые инструменты обычно основаны на микроамперметре, указатель которого перемещается по шкале калибровки для всех различных измерений, которые может быть сделано; цифровые приборы обычно отображают цифры, но могут отображать полосу, длина которой пропорциональна измеряемой величине.

Мультиметр может быть портативным устройством, используемым для базового поиска неисправностей и работы в полевых условиях, или настольным прибором, который может выполнять измерения с очень высокой степенью точности. Их можно использовать для устранения проблем с электричеством в широком спектре промышленных и бытовых устройств, таких как электронное оборудование, средства управления двигателем, бытовые приборы, источники питания и системы электропроводки.


Измеряемые величины

Современные мультиметры могут измерять множество величин.Наиболее распространенными являются:

Кроме того, некоторые мультиметры измеряют:

Цифровые мультиметры могут также включать в себя схемы для:

  • непрерывности; пищит, когда цепь проводит.
  • Диоды (измерение прямого падения диодных переходов, т. Е. Диодов и переходов транзисторов) и транзисторов (измерение усиления по току и других параметров).
  • Проверка аккумуляторов для простых аккумуляторов на 1,5 и 9 В. Это шкала напряжения, нагруженного током.Проверка батареи (игнорирование внутреннего сопротивления, которое увеличивается по мере разряда батареи) менее точна при использовании шкалы напряжения постоянного тока.

Разрешение

Цифровой

Разрешение мультиметра часто указывается в «цифрах» разрешения. Например, термин 5½ цифр относится к количеству цифр, отображаемых на дисплее мультиметра.

По соглашению, половина цифры может отображать либо ноль, либо единицу, тогда как цифра в три четверти может отображать цифру больше единицы, но не девять.Обычно цифра в три четверти соответствует максимальному значению 3 или 5. Дробная цифра всегда является самой старшей цифрой в отображаемом значении. Мультиметр на 5½ разряда будет иметь пять полных цифр, отображающих значения от 0 до 9, и одну половину цифры, которая может отображать только 0 или 1. [3] Такой измеритель может показывать положительные или отрицательные значения от 0 до 199 999. Трехзначный счетчик может отображать количество от 0 до 3 999 или 5 999, в зависимости от производителя.

В то время как цифровой дисплей может быть легко увеличен в точности, дополнительные цифры не имеют значения, если не сопровождаются тщательным проектированием и калибровкой аналоговых частей мультиметра.Значимые измерения с высоким разрешением требуют хорошего понимания технических характеристик прибора, хорошего контроля условий измерения и прослеживаемости калибровки прибора.

Указание «счетчиков дисплея» - еще один способ указать разрешение. Счетчики на дисплее дают наибольшее число или наибольшее число плюс один (чтобы число счёта выглядело лучше), которое может отображать дисплей мультиметра, игнорируя десятичный разделитель. Например, мультиметр с 5 ½ разрядами может быть указан как мультиметр с отображением 199999 или 200000 счетчиков.Часто счетчик на дисплее в спецификациях мультиметра называется просто счетчиком.

Аналоговый

Разрешение аналоговых мультиметров ограничено шириной указателя шкалы, вибрацией указателя, точностью печати шкал, калибровкой нуля, количеством диапазонов и ошибками из-за негоризонтального использования механического дисплея . Точность полученных показаний также часто снижается из-за неправильного подсчета разметки деления, ошибок в мысленной арифметике, ошибок наблюдения параллакса и неидеального зрения.Для улучшения разрешения используются зеркальные шкалы и более крупные измерительные приборы; Эквивалентное разрешение от двух с половиной до трех цифр является обычным (и обычно достаточно для ограниченной точности, необходимой для большинства измерений).

Измерения сопротивления, в частности, имеют низкую точность из-за типичной схемы измерения сопротивления, которая сильно сжимает шкалу при более высоких значениях сопротивления. Недорогие аналоговые измерители могут иметь только одну шкалу сопротивления, что серьезно ограничивает диапазон точных измерений.Обычно аналоговый измеритель имеет панель регулировки для установки калибровки измерителя при нулевом сопротивлении, чтобы компенсировать изменяющееся напряжение батареи измерителя.

Точность

Цифровые мультиметры обычно выполняют измерения с точностью, превосходящей их аналоговые аналоги. Стандартные аналоговые мультиметры обычно производят измерения с точностью до трех процентов, [4] , хотя бывают и более точные приборы. Стандартные портативные цифровые мультиметры обычно имеют точность 0.5% в диапазонах постоянного напряжения. Стандартные настольные мультиметры доступны с указанной точностью лучше ± 0,01%. Приборы лабораторного класса могут иметь точность до нескольких миллионных долей. [5]

Значения точности следует интерпретировать с осторожностью. Точность аналогового прибора обычно относится к полномасштабному отклонению; при измерении 10 В по шкале 100 В 3% счетчика возможна погрешность в 3 В, 30% от показания. Цифровые измерители обычно указывают точность в процентах от показаний плюс процент от полного значения, иногда выраженный в единицах, а не в процентах.

Заявленная точность определяется как нижняя граница диапазона милливольт (мВ) постоянного тока и известна как «базовая точность измерения постоянного напряжения». Более высокие диапазоны постоянного напряжения, тока, сопротивления, переменного тока и других диапазонов обычно имеют меньшую точность, чем базовое значение постоянного напряжения. Измерения переменного тока соответствуют указанной точности только в указанном диапазоне частот.

Производители могут предоставлять услуги по калибровке, так что новые счетчики могут быть приобретены с сертификатом калибровки, указывающим, что счетчик был настроен на стандарты, отслеживаемые, например, в Национальном институте стандартов и технологий США (NIST) или другой национальной лаборатории стандартов. .

Испытательное оборудование имеет тенденцию выходить из строя со временем, и на указанную точность нельзя полагаться бесконечно. Для более дорогого оборудования производители и третьи стороны предоставляют услуги по калибровке, чтобы старое оборудование могло быть откалибровано и повторно сертифицировано. Стоимость таких услуг непропорциональна недорогому оборудованию; однако предельная точность не требуется для большинства рутинных испытаний. Мультиметры, используемые для критических измерений, могут быть частью метрологической программы для обеспечения калибровки.

Чувствительность и входное сопротивление

При использовании для измерения напряжения входное сопротивление мультиметра должно быть очень высоким по сравнению с импедансом измеряемой цепи; в противном случае работа схемы может измениться, и показания также будут неточными.

Измерители с электронными усилителями (все цифровые мультиметры и некоторые аналоговые измерители) имеют фиксированный входной импеданс, который достаточно высок, чтобы не мешать работе большинства цепей. Часто это один или десять МОм; Стандартизация входного сопротивления позволяет использовать внешние высокоомные пробники, которые образуют делитель напряжения с входным сопротивлением, чтобы расширить диапазон напряжений до десятков тысяч вольт.

Большинство аналоговых мультиметров с подвижной стрелкой не имеют буферизации и потребляют ток от тестируемой цепи, чтобы отклонить указатель измерителя. Импеданс измерителя варьируется в зависимости от базовой чувствительности движения измерителя и выбранного диапазона. Например, измеритель с типичной чувствительностью 20 000 Ом / В будет иметь входное сопротивление 2 миллиона Ом в диапазоне 100 В (100 В * 20 000 Ом / В = 2 000 000 Ом). В каждом диапазоне при полном напряжении диапазона полный ток, необходимый для отклонения движения измерителя, берется из тестируемой цепи.Движение измерителя с более низкой чувствительностью приемлемо для тестирования в цепях, где полное сопротивление источника низкое по сравнению с импедансом измерителя, например, в силовых цепях; эти счетчики механически более прочны. Некоторые измерения в сигнальных цепях требуют движений с более высокой чувствительностью, чтобы не нагружать тестируемую цепь импедансом измерителя. [6]

Иногда чувствительность путают с разрешением измерителя, которое определяется как наименьшее изменение напряжения, тока или сопротивления, которое может изменить наблюдаемые показания.

Для цифровых мультиметров общего назначения самый низкий диапазон напряжения обычно составляет несколько сотен милливольт переменного или постоянного тока, но самый низкий диапазон тока может составлять несколько сотен миллиампер, хотя доступны инструменты с большей чувствительностью по току. Для измерения низкого сопротивления необходимо вычесть сопротивление выводов (измеренное путем соприкосновения измерительных щупов) для обеспечения максимальной точности.

Верхний предел диапазонов измерения мультиметра значительно варьируется; для измерения напряжений более 600 вольт, 10 ампер или 100 МОм может потребоваться специальный измерительный прибор.

Напряжение нагрузки

Любой амперметр, в том числе и мультиметр в диапазоне токов, имеет определенное сопротивление. Большинство мультиметров по своей сути измеряют напряжение и пропускают измеряемый ток через шунтирующее сопротивление, измеряя напряжение, возникающее на нем. Падение напряжения называется нагрузочным напряжением и выражается в вольтах на ампер. Значение может меняться в зависимости от диапазона, который выбирает измеритель, поскольку в разных диапазонах обычно используются разные шунтирующие резисторы. [7] [8]

Напряжение нагрузки может быть значительным в цепях низкого напряжения.Чтобы проверить его влияние на точность и работу внешней цепи, счетчик может быть переключен на различные диапазоны; текущее показание должно быть таким же, и работа схемы не должна нарушаться, если напряжение нагрузки не является проблемой. Если это напряжение является значительным, его можно уменьшить (также уменьшая присущую точность и точность измерения), используя более высокий диапазон тока.

Измерение переменного тока

Поскольку основная индикаторная система в аналоговом или цифровом измерителе реагирует только на постоянный ток, мультиметр включает в себя схему преобразования переменного тока в постоянный для выполнения измерений переменного тока.В базовых измерителях используется схема выпрямителя для измерения среднего или пикового абсолютного значения напряжения, но они откалиброваны для отображения вычисленного среднеквадратичного значения (RMS) для синусоидальной формы волны; это даст правильные показания переменного тока, используемого при распределении энергии. Руководства пользователя для некоторых таких измерителей дают поправочные коэффициенты для некоторых простых несинусоидальных сигналов, чтобы можно было рассчитать правильное эквивалентное значение среднеквадратичного значения (RMS). Более дорогие мультиметры включают преобразователь переменного тока в постоянный, который измеряет истинное среднеквадратичное значение сигнала в определенных пределах; в руководстве пользователя измерителя могут быть указаны пределы пик-фактора и частоты, для которых действительна калибровка измерителя.Измерение среднеквадратичного значения необходимо для измерений несинусоидальных периодических сигналов, таких как аудиосигналы и частотно-регулируемые приводы.

См. Также

Каталожные номера

Электронные измерительные приборы: наиболее важные типы

Если вы хотите работать с электрическими кабелями или электронными компонентами, вам понадобится серия измерительных устройств. При любых работах с электроустановками, которые находятся под напряжением сети или должны работать с сетевым напряжением, безопасность на первом месте! Но есть и другие причины, по которым требуется использование измерительных приборов.В этом обзоре показано, какое измерительное устройство подходит для каких целей.

Duspol для безопасного тестирования напряжения

С помощью Duspol вы можете определить, какой полюс установки является фазой.

С другой стороны, вы также можете использовать 2-полюсный тестер напряжения, чтобы определить, нет ли в цепи напряжения. Например, чтобы проверить, находится ли розетка без напряжения, испытательные щупы прикладывают к обоим контактам розетки. Если после этого загорится индикатор, значит, есть напряжение.

Важно: Фазовые тестеры, используемые во многих домашних хозяйствах в виде небольшой отвертки с прозрачной ручкой, часто ненадежны. Даже если индикатор указывает на отсутствие напряжения, напряжение все равно может быть.

Причиной таких сообщений об ошибках, например, может быть отсутствие электропроводности основания или обуви. Тогда свет не загорится или загорится тускло. Тем не менее, одно из решений - удерживать заземленный предмет свободной рукой, например, нагревательную трубу.Но достоверных результатов измерений можно добиться только с помощью тестера напряжения или мультиметра.

Тестер целостности цепи для проверки соединения

Тестер целостности цепи: эти устройства будут издавать звуковой сигнал, чтобы указать, есть ли электрическое соединение между контактами. Основная цель: обнаружение коротких замыканий и проверка правильности работы соединений, таких как кабели

.

Мультиметр для широкого диапазона измерений

Мультиметры

, также известные как «Множественные измерительные устройства», объединяют в себе различные измерительные устройства.Типичными функциями являются вольтметр для измерения напряжения, амперметр для измерения тока и омметр для измерения сопротивления.

Часто мультиметры также можно использовать в качестве тестера целостности цепи. Кроме того, мультиметры можно использовать для измерений при проектировании цепей. Вкратце: мультиметры - идеальные измерительные приборы, когда дело доходит до работы с электрической системой дома.

Торговый выбор огромен, при покупке важны такие критерии, как область использования (домашняя электрическая система, автомобиль, модель здания), точность измерения, автоматический диапазон, категория CAT и количество, т. Е.е. разрешение встроенного экрана.

Осциллограф для отображения изменения во времени электрических напряжений

Осциллограф измеряет напряжение точно так же, как мультиметр. Особенность: осциллографы могут графически отображать различные электрические напряжения в настраиваемом временном окне.

Вы создаете двухмерные графики характеристик на экране, где горизонтальная ось представляет время, а вертикальная ось - соответствующее напряжение.Еще одно преимущество осциллографа: мультиметры калибруются только для синусоидального переменного напряжения.

Если напряжение имеет другую форму, эти устройства показывают неверные значения. Только осциллограф может определить форму напряжения и правильно измерить значения! Поэтому это самый важный инструмент, например, для инженеров-электриков, которые хотят проверить правильность работы определенных деталей. По сравнению с мультиметром работа сложнее и требует технических знаний.

Изображение: Fotolia, 128940608, Андрей Попов


Другие интересные статьи:

LED для любых целей - оптимальные и энергоэффективные осветительные установки для рабочих мест
Edimax EW-7822ULC: Rapid WiFi через флешку
Цифровые фотографии: Уберите камеру - и что дальше?

кампаний по измерениям - Energynautics

Вы беспокоитесь о качестве электроэнергии в вашей распределительной сети? Вам интересно, остается ли напряжение на линии в допустимом диапазоне? Вы спрашиваете себя, как установка нового оборудования энергосистемы в вашей сети повлияет на качество электроэнергии? Помимо моделирования энергосистем, мы можем дать вам ответы на эти и многие другие вопросы с помощью измерительной кампании.В некоторых случаях измерительная кампания является прекрасным дополнением к проводимому нами сетевому исследованию. Наши услуги варьируются от простых измерений электрических величин (например, частоты, напряжения, тока, мощности и т. Д.) До более дорогостоящих измерений, таких как качество электроэнергии, в нескольких точках электросети.

Качество электроэнергии

Качество электроэнергии - это очень общий термин, суммирующий влияние нескольких более конкретных величин, таких как частота, амплитуда напряжения, прерывания питания, мерцание, гармоники и фазовый дисбаланс.Неприемлемое качество электроэнергии может привести к сбоям в электросети и повреждению как коммунального, так и принадлежащего потребителю оборудования. Для точной оценки качества электроэнергии рекомендуется проводить измерения в течение более длительного периода времени (например, в течение нескольких месяцев). Измеренные значения качества электроэнергии можно сравнить со стандартами качества электроэнергии, такими как EN 50160.

Анализаторы качества электроэнергии

бывают различных классов точности. Устройства с высочайшим уровнем точности сертифицированы по классу A (IEC Norm 61000-4-30).Измерения, требующие более низких требований к точности, подходят для измерительных устройств класса S или устройств без сертификата.

Если вы хотите измерить качество электроэнергии в различных точках передающей, распределительной или промышленной сети или выбросы нового потребителя или генератора, вместе мы найдем оптимальное решение и наиболее подходящее устройство для работы.

Измерение угла напряжения Блоки измерения фазора (PMU)

используются для измерения напряжений и токов вместе с соответствующими фазовыми углами и обеспечивают высокое временное разрешение.Посредством синхронизации всех PMU с GPS можно определить фазовый сдвиг между измеренными параметрами.

Используя этот метод, можно точно определить, как изменяются угол и амплитуда напряжения вдоль линии электропередачи. Угол напряжения может быть ограничивающим фактором стабильности системы на длинных линиях электропередачи, поэтому крайне важно измерить эту величину с высокой точностью.

Мы с нетерпением ждем возможности посоветовать вам оптимальное использование PMU в вашей сети и провести кампанию по измерениям, адаптированную к вашим потребностям!

Эффективные измерения во всем мире

Все измерительные приборы, используемые Energynautics, могут быть оснащены маршрутизатором с SIM-картой для подключения к Интернету.Таким образом мы можем непрерывно считывать и оценивать данные измерений, поступающие из любой точки мира. Это также сокращает необходимую частоту, с которой нашим сотрудникам необходимо посещать проектную площадку. При удаленном подключении к Интернету это необходимо только для установки устройств в начале проекта и снятия оборудования по завершении проекта, независимо от продолжительности проекта. Информация об измерениях в режиме реального времени доступна вам благодаря непрерывному мониторингу всех желаемых параметров.

Классификация средств измерений - Circuit Globe

Прибор, используемый для измерения физических и электрических величин, известен как измерительный прибор. Термин «измерение» означает сравнение двух величин одной и той же единицы. Величина одной из величин неизвестна, и она сравнивается с заранее заданным значением. Результат сравнения, полученный относительно числового значения.

Измерительный прибор подразделяется на три типа;

  • Электроинструмент
  • Электронный прибор
  • Механический инструмент

Механический инструмент использует для измерения физических величин .Этот прибор подходит для измерения статических и стабильных условий, поскольку прибор не может реагировать на динамические условия. Электронный прибор имеет быстрое время отклика . Инструмент обеспечивает быстрый отклик по сравнению с электрическим и механическим инструментом.

Электрический прибор используется для измерения электрических величин, таких как ток, напряжение, мощность и т. Д. Амперметр, вольтметр, ваттметр являются примерами электрического измерительного прибора.Амперметр измеряет ток в амперах; вольтметр измеряет напряжение, а ваттметр используется для измерения мощности. Классификация электрических инструментов зависит от методов представления выходных показаний.

В этой статье мы обсуждаем различные типы электрических инструментов.

Абсолютный инструмент

Абсолютный прибор дает значение измеряемых величин относительно физической постоянной. Физическая постоянная означает угол отклонения, градус и постоянную метра.Математический расчет требует знания значения физической постоянной.

Касательный гальванометр является примером абсолютных инструментов. В касательном гальванометре величина тока, проходящего через катушку, определяется тангенсом угла отклонения катушки, горизонтальной составляющей магнитного поля земли, радиусом и количеством витков используемого провода. Чаще всего этот тип приборов применяется в лабораториях.

Дополнительный инструмент

В дополнительном приборе отклонение показывает величину измеряемых величин . Калибровка инструментов стандартным инструментом важна для измерения. Выходные данные этого типа устройства получаются напрямую, и для определения их значения не требуется математических вычислений.

Цифровой прибор

Цифровой прибор выдает результат в числовой форме . Прибор более точен по сравнению с аналоговым прибором, потому что при считывании не возникает человеческая ошибка.

Аналоговый прибор

Инструмент, выходной сигнал которого непрерывно изменяется, известен как аналоговый инструмент.Аналоговый прибор имеет стрелку, которая показывает величину измеряемых величин. Аналоговые устройства подразделяются на два типа.

Прибор нулевого типа

В этом приборе нулевое или нулевое отклонение указывает величину измеряемой величины. Инструмент обладает высокой точностью и чувствительностью. В приборе нулевого отклонения используются одна известная и одна неизвестная величина. Когда значения известной и неизвестной измеряемых величин равны, стрелка показывает нулевое или нулевое отклонение.Инструмент нулевого отклонения используется в потенциометре и гальванометре для получения нулевой точки.

Инструмент отклоняющего типа

Прибор, в котором значение измеряемой величины определяется путем отклонения стрелки, известен как прибор отклоняющего типа. Измеряемая величина отклоняет указатель подвижной системы прибора, который закреплен на калиброванной шкале. Таким образом, величина измеряемой величины известна.

Инструмент отклоняющего типа подразделяется на три типа.

  1. Индикаторный прибор - Индикатор, показывающий величину измеряемой величины, известен как индикаторный прибор . Показывающий прибор имеет циферблат, который перемещается по градуированной шкале. Вольтметр, амперметр, измеритель коэффициента мощности являются примерами показывающего прибора.
  2. Интегрирующий инструмент - Инструмент, который измеряет общую энергию, подаваемую в определенный интервал времени, известен как интегрирующий инструмент.Полная энергия, измеренная прибором, является произведением времени и измеренных электрических величин. Счетчик энергии, счетчик ватт-часов и счетчик энергии являются примерами интегрирующего инструмента.
  3. Записывающий прибор - прибор записывает состояние цепи через определенный интервал времени, известный как записывающий прибор .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *