Класс точности вольтметра формула: Погрешность. Классы точности средств измерений.

alexxlab | 07.11.1973 | 0 | Разное

1.1. Погрешности в метрологии

Ни одно измерение не свободно от погрешностей, или, точнее, вероятность измерения без погрешностей приближается к нулю. Род и причины погрешностей весьма разнообразны и на них влияют многие факторы (рис.1.2).

Общая характеристика влияющих факторов может быть систематизирована с различных точек зрения, например, по влиянию перечисленных факторов (рис.1.2).

По результатам измерения погрешности можно разделить на три вида: систематические, случайные и промахи.

Систематические погрешности, в свою очередь, делят на группы по причине их возникновения и характеру проявления. Они могут быть устранены различными способами, например, введением поправок.

рис. 1.2

Случайные погрешности вызываются сложной совокупностью изменяющихся факторов, обычно неизвестных и трудно поддающихся анализу. Их влияние на результат измерения можно уменьшить, например, путем многократных измерений с дальнейшей статистической обработкой полученных результатов методом теории вероятностей.

К промахам относятся грубые погрешности, которые возникают при внезапных изменениях условия эксперимента. Эти погрешности по своей природе тоже случайны, и после выявления должны быть исключены.

Точность измерений оценивается погрешностями измерений, которые подразделяются по природе возникновения на инструментальную и методическую и по методу вычислений на абсолютную, относительную и приведенную.

Инструментальная погрешность характеризуется классом точности измерительного прибора, который приведен в его паспорте в виде нормируемых основной и дополнительных погрешностей.

Методическая погрешность обусловлена несовершенством методов и средств измерений.

Абсолютная погрешность есть разность между измеренным G_uи истинным G значениями величины, определяемая по формуле:

Δ=ΔG=G_u-G

Заметим, что величина имеет размерность измеряемой величины.

Относительную погрешность находят из равенства

δ=±ΔG/G_u·100%

Приведенную погрешность рассчитывают по формуле (класс точности измерительного прибора)

δ=±ΔG/G_норм·100%

где G_норм – нормирующее значение измеряемой величины. Ее принимают равной:

а) конечному значению шкалы прибора, если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы;

б) сумме конечных значений шкалы без учета знаков, если нулевая отметка расположена внутри шкалы;

в) длине шкалы, если шкала неравномерная.

Класс точности прибора устанавливается при его проверке и является нормируемой погрешностью, вычисляемой по формулам

γ=±ΔG/G_норм·100%, если ΔG_m=const

где ΔG

m –  наибольшая возможная абсолютная погрешность прибора;

G_k –  конечное значение предела измерения прибора; с и d – коэффициенты, учитывающие конструктивные параметры и свойства измерительного механизма прибора.

Например, для вольтметра с постоянной относительной погрешностью имеет место равенство

δ_m=±c

Относительная и приведенная погрешности связаны следующими зависимостями:

а) для любого значения приведенной погрешности

δ=±γ·G_норм/G_u

б) для наибольшей приведенной погрешности

δ=±γ_m·G_норм/G_u

Из этих соотношений следует, что при измерениях, например вольтметром, в цепи при одном и том же значении напряжения относительная погрешность тем больше, чем меньше измеряемое напряжение. И если этот вольтметр выбран неправильно, то относительная погрешность может быть соизмерима со значением G_н, что является недопустимым. Заметим, что в соответствии с терминологией решаемых задач, например, при измерении напряжения G = U, при измерении тока C = I, буквенные обозначения в формулах для вычисления погрешностей необходимо заменять на соответствующие символы.

---

---

Пример 1.1. Вольтметром, имеющим значения  γ_m= 1,0 %, U_н = G_норм, G_k = 450 В, измеряют напряжение U_u, равное 10 В. Оценим погрешности измерений.

Решение.

Ответ. Погрешность измерений составляет 45 %. При  такой погрешности измеренное напряжение нельзя считать достоверным.

При ограниченных возможностях выбора прибора (вольтметра), методическая погрешность может быть учтена поправкой, вычисленной по формуле

---

---

Пример 1.2. Вычислить абсолютную погрешность вольтметра В7-26 при измерениях напряжения в цепи постоянного тока. Класс точности вольтметра задан максимально приведенной погрешностью γ

m=±2,5 %. Используемый в работе предел шкалы вольтметра  U_норм=30 В.

Решение. Абсолютная погрешность вычисляется по известным формулам:

(так как приведенная погрешность, по определению, выражается формулой , то отсюда можно найти и абсолютную погрешность: 

Ответ. ΔU = ±0,75 В.

Важными этапами в процессе измерений являются обработка результатов и правила округления. Теория приближенных вычислений позволяет, зная степень точности данных, оценить степень точности результатов еще до выполнения действий: отобрать данные с надлежащей степенью точности, достаточной для обеспечения требуемой точности результата, но не слишком большую, чтобы избавить вычислителя от бесполезных расчетов; рационализировать сам процесс вычисления, освободив его от тех выкладок, которые не окажут влияния на точные цифры результаты.

При обработке результатов применяют правила округления.

• Правило 1. Если первая из отбрасываемых цифр больше пяти, то последняя из сохраняемых цифр увеличивается на единицу.

• Правило 2. Если первая из отбрасываемых цифр меньше пяти, то увеличение не делается.

• Правило 3. Если отбрасываемая цифра равняется пяти, а за ней нет значащих цифр, то округление производится на ближайшее четное число, т.е. последняя сохраняемая цифра остается неизменной, если она четная, и увеличивается, если она не четная.

Если за цифрой пять есть значащие цифры, то округление производится по правилу 2.

Применяя правило 3 к округлению одного числа, мы не увеличиваем точность округления. Но при многочисленных округлениях избыточные числа будут встречаться примерно столь же часто, как недостаточно. Взаимная компенсация погрешности обеспечит наибольшую точность результата.

Число, заведомо превышающее абсолютную погрешность (или в худшем случае равное ей), называется предельной абсолютной погрешностью.

Величина предельной погрешности не является вполне определенной. Для каждого приближенного числа должна быть известна его предельная погрешность (абсолютная или относительная).

Когда она прямо не указана, то подразумевается, что предельная абсолютная погрешность составляет половину единицы последнего выписанного разряда. Так, если приведено приближенное число 4,78 без указания предельной погрешности, то подразумевается, что предельная абсолютная погрешность составляет 0,005. Вследствие этого соглашения всегда можно обойтись без указания предельной погрешности числа, округленного по правилам 1-3, т.е., если приближенное число обозначить буквой α, то

, где Δn – предельная абсолютная погрешность; а  δ

n – предельная относительная погрешность.

Кроме того, при обработке результатов используются правила нахождения погрешности суммы, разности, произведения и частного.

• Правило 1. Предельная абсолютная погрешность суммы равна сумме предельных абсолютных погрешностей отдельных слагаемых, но при значительном числе погрешностей слагаемых обычно происходит взаимная компенсация погрешностей, поэтому истинная погрешность суммы лишь в исключительных случаях совпадает с предельной погрешностью или близка к ней.

• Правило 2. Предельная абсолютная погрешность разности равна сумме предельных абсолютных погрешностей уменьшаемого или вычитаемого.

Предельную относительную погрешность легко найти, вычислив предельную абсолютную погрешность.

• Правило 3. Предельная относительная погрешность суммы (но не разности) лежит между наименьшей и наибольшей из относительных погрешностей слагаемых.

Если все слагаемые имеют одну и ту же предельную относительную погрешность, то и сумма имеет ту же предельную относительную погрешность. Иными словами, в этом случае точность суммы (в процентном выражении) не уступает точности слагаемых.

В противоположность сумме разность приближенных чисел может быть менее точной, чем уменьшаемое и вычитаемое. Потеря точности особенно велика в том случае, когда уменьшаемое и вычитаемое мало отличаются друг от друга.

• Правило 4. Предельная относительная погрешность произведения приближенно равна сумме предельных относительных погрешностей сомножителей: δ=δ₁+δ₂, или, точнее, δ=δ₁+δ₂+δ₁δ₂ где  δ – относительная погрешность произведения, δ₁δ₂ – относительные погрешности сомножителей.

Примечания:

1. Если перемножаются приближенные  числа с одним и тем же количеством значащих цифр, то в произведении следует сохранить столько же значащих цифр. Последняя из сохраняемых цифр будет не вполне надежна.

2. Если некоторые сомножители имеют больше значащих цифр, чем другие, то до умножения следует первые округлить, сохранив в них столько цифр, сколько имеет наименее точный сомножитель или еще одну (в качестве запасной), дальнейшие цифры сохранять бесполезно.

3. Если требуется, чтобы произведение двух чисел имело заранее данное число вполне надежное, то в каждом из сомножителей число точных цифр (полученное измерением или вычислением) должно быть на единицу больше. Если количество сомножителей больше двух и меньше десяти, то в каждом из сомножителей число точных цифр для полной гарантии должно быть на две единицы больше, чем требуемое число точных цифр. Практически же вполне достаточно взять лишь одну лишнюю цифру.

• Правило 5. Предельная относительная погрешность частного приближенно равна сумме предельных относительных погрешностей делимого и делителя. Точная величина предельной относительной погрешности всегда превышает приближенную. Процент превышения примерно равен предельно относительной погрешности делителя.

---

---

Пример 1.3. Найти предельную абсолютную погрешность частного 2,81 : 0,571.

Решение. Предельная относительная погрешность делимого есть 0,005:2,81=0,2%; делителя – 0,005:0,571=0,1%; частного – 0,2% + 0,1%=0,3%. Предельная абсолютная погрешность частного приближенно составит 2,81:0,571·0,0030=0,015

Значит, в частном 2,81:0,571=4,92 уже третья значащая цифра не надежна.

Ответ. 0,015.

---

---

Пример 1.4. Вычислить относительную погрешность показаний вольтметра, включенного по схеме (рис. 1.3), которая получается, если предположить, что вольтметр имеет бесконечно большое сопротивление и не вносит искажений в измеряемую цепь. Классифицировать погрешность измерения для этой задачи.

рис. 1.3

Решение. Обозначим показания реального вольтметра через И, а вольтметра с бесконечно большим сопротивлением через И^∞. Искомая относительная погрешность 

Заметим, что

,

тогда получим

Так как R_И >>R и R > r, то дробь в знаменателе последнего равенства много меньше единицы. Поэтому можно воспользоваться приближенной формулой  , справедливой при λ≤1 для любого α.  Предположив, что в этой формуле α = -1  и   λ= rR (r+R)^-1 R_И^-1, получим δ ≈ rR/(r+R) R_И.

Чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с внешним сопротивлением цепи, тем меньше погрешность. Но условие R<<R_И – достаточное, но не необходимое условие малости δ. Погрешность будет мала также и в том случае, когда выполняется условие r≤R_И, т.е. сопротивление вольтметра много больше внутреннего сопротивления источника тока. При этом внешнее сопротивление может быть как угодно велико.

Ответ. Погрешность систематическая методическая.

---

---

Пример 1.5. В цепь постоянного тока (рис.1.4) включены приборы: А – амперметр типа М 330 класса точности К_А = 1,5 с пределом измерения I_k = 20 А; А₁ – амперметр типа М 366 класса точности К_А1 = 1,0 с пределом измерения I_к1 = 7,5 А.  Найти наибольшую возможную относительную погрешность измерения тока I₂ и возможные пределы его действительного значения, если приборы показали, что I=8,0А. и I₁ = 6,0А. Классифицировать измерение.

рис. 1.4

Решение. Определяем ток I₂ по показаниям прибора (без учета их погрешностей): I₂=I-I₁=8,0-6,0=2,0 А.

Найдем модули абсолютных погрешностей амперметров А и А₁

Для А имеем равенство  для амперметра 

Найдем сумму модулей абсолютных погрешностей:

Следовательно, наибольшая возможная и той же величины, выраженная в долях этой величины, равна 1 ^. 10³ – для одного прибора; 2·10³ – для другого прибора. Какой  из этих приборов будет наиболее точным?

Решение. Точность прибора характеризуется значением, обратным погрешности (чем точнее прибор, тем меньше погрешность), т.е. для первого прибора это составит 1/(1 ^. 10³) = 1000, для второго – 1/(2 ^. 10³) = 500. Заметим, что 1000 > 500. Следовательно, первый прибор точнее второго в два раза.

К аналогичному выводу можно прийти, проверив соответствие погрешностей: 2 ^. 10³ / 1 ^. 10³ = 2.

Ответ. Первый прибор в два раза точнее второго.

---

---

Пример 1.6. Найти сумму приближенных замеров прибора. Найти количество верных знаков: 0,0909 + 0,0833 + 0,0769 + 0.0714 + 0,0667 + 0.0625 + 0,0588+ 0,0556 + 0,0526.

Решение. Сложив все результаты замеров, получим 0,6187. Предельная наибольшая погрешность суммы 0,00005·9=0,00045. Значит, в последнем четвертом знаке суммы возможна ошибка до 5 единиц. Поэтому округляем сумму до третьего знака, т.е. тысячных, получаем 0,619 – результат, в котором все знаки верные.

Ответ. 0,619. Количество верных знаков – три знака после запятой.

1. Метрология< Предыдущая		Следующая >1.2. Вероятный подход к оценке измерений

Викторов Р.В. Практическая работа №2 – Практические работы по метрологии

С этим файлом связано 2 файл(ов). Среди них: Викторов Р.В. Практическая работа №4.docx, Викторов Р.В. Практическая работа №1.doc. Показать все связанные файлы Подборка по базе: Методическое пособие с задачами – Динамика.doc, гломерулонефрит задача1.docx, ОП баллистика и задача.docx, 6 задача.docx, Документ задача.docx, Вычислить пределы последовательностей.docx, мат моделирование 2 задача.docx, Муханбеткалиев Аманат. Невралгия тройничного нерва. Клиническая , организация бизнес задача 4.docx, Фрагмент урока сложение и вычитание в пределах 20.docx Задача 1 Вольтметр имеет предел измерения 100 В. Класс точности вольтметра 0,5. Определить абсолютную и относительную погрешности измерения напряжения 70 В. По способу задания класса точности прибора определяем, что приведенная погрешность К==0,5% Тогда абсолютная погрешность будет определяться: Относительная погрешность результата измерения: Задача 2. Верхний предел измерений весов 150 кг, класс точности 0,25. Весы показывают 78 кг. Каковы максимальные относительная и абсолютная погрешности взвешивания? По способу задания класса точности прибора определяем, что приведенная погрешность К==0,25% Абсолютная погрешность Относительная погрешность результата измерения: Задача 3. Вольтметр имеет предел измерения 300 В. Класс точности вольтметра . Определить абсолютную и относительную погрешности измерения напряжения 260 В. По способу маркировки класса точности средства измерения определяем, что его относительная погрешность . Определим абсолютную погрешность измерений по формуле: В Задача 4. Омметр имеет класс точности . Какой будет абсолютная погрешность измерения сопротивления 1200 Ом? По способу маркировки класса точности средства измерения определяем, что его относительная погрешность . Абсолютная погрешность измерений: Ом Задача 5. Вольтметр имеет предел измерения 150 В. Класс точности вольтметра 0,2/0,1. Какова будет максимальная относительная и абсолютная погрешности измерения напряжения 95 В. Определим относительную погрешность по формуле: -больший по модулю предел измерений, с=0,2; d=0,1 =0,258% Определим абсолютную погрешность: В Задача 6. Цифровой вольтметр показывает значение напряжения 48,3 В. Определить абсолютную и относительную погрешности измерения напряжения. Класс точности вольтметра 0,5/0,15; предел измерения 100 В. Определим относительную погрешность по формуле: -больший по модулю предел измерений, с=0,5; d=0,15 =0,66% Определим абсолютную погрешность: В Задача 7. Амперметр имеет диапазон измерений от 0 до 150 А и класс точности 1,5. При поверке методом сличения его показаний с показаниями эталонного амперметра были получены следующие результаты Поверяемый, А 20 40 60 80 100 125 150 Эталонный, А 19,8 41,5 58,2 81,2 99,7 122,8 148,6 Определить соответствие амперметра классу точности По способу задания класса точности прибора определяем, что приведенная погрешность К==1,5% Для того чтобы определить соответствие амперметра классу точности, необходимо определить приведенную погрешность для каждого измерения по формуле: Абсолютную погрешность каждого измерения определим по формуле: – действительное показание прибора, применяем эталонное значение. Расчеты сведем в таблицу Таблица 1. Результаты расчета Поверяемый, А 20 40 60 80 100 125 150 Эталонный, А 19,8 41,5 58,2 81,2 99,7 122,8 148,6 0,2 1,5 1,8 1,2 0,3 2,2 1,4 0,13 1 1,2 0,8 0,2 1,46 0,93 Так как ни одно значение приведенной погрешности не превышает класса точности прибора, то амперметр соответствует классу точности. Задача 8. Вольтметр имеет предел измерений 100 В и класс точности 2,5. При поверке методом сличения его показаний с показаниями эталонного вольтметра были получены следующие результаты: Поверяемый, В 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Эталонный, В 11 20 30,5 41 52 61 67 78 89 101 Определить соответствие вольтметра классу точности По способу задания класса точности прибора определяем, что приведенная погрешность К==2,5% Для того чтобы определить соответствие вольтметра классу точности, необходимо определить приведенную погрешность для каждого измерения по формуле: Абсолютную погрешность каждого измерения определим по формуле: – действительное показание прибора, применяем эталонное значение. Расчеты сведем в таблицу Таблица 1. Результаты расчета Поверяемый, В 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Эталонный, В 11 20 30,5 41 52 61 67 78 89 101 Δ, В -1 0 -0,5 -1 -2 -1 3 2 1 -1 γ 0,67 0 -0,33 -0,67 -1,33 -0,67 2 1,33 0,67 -0,67 Так как ни одно значение приведенной погрешности не превышает класса точности прибора, то вольтметр соответствует классу точности. Задача 9. Микроамперметр на 100 мкА имеет шкалу в 200 делений. Определить возможную погрешность в делениях шкалы, если на шкале прибора имеется обозначение класса точности К=1,0. Цена деления шкалы: С=100/200=0,5 мкА К=γ=1% Допускаемая погрешность – 1 мкА или 2 деления шкалы Задача 10. Манометр со шкалой на 300 делений имеет класс точности 1,5. При постукивании по корпусу прибора смещение стрелки не превышает 0,1 деления шкалы. Как соотносятся погрешность отсчета, вызванная постукиванием, с допустимой погрешностью манометра? К=γ=1,5% Абсолютная погрешность смещения – дел. Погрешность отсчета, вызванная постукиванием меньше допустимой погрешности в 4,5/0,1=45 раз Задача 11. Для измерения напряжения от 50 до 130 В с относительной погрешностью не более 5 % был приобретен вольтметр с верхним пределом измерения 150 В и классом точности 1,0. Удовлетворяет ли он поставленным условиям? Приведенная погрешность прибора равна: =К=1,0% Абсолютная погрешность равна: В Определим относительную погрешность прибора в интервале измерений от 50 до 130 В по формуле: Максимальная относительная погрешность: Минимальная относительная погрешность: Таким образом данный прибор позволяет измерять напряжение в интервале от 50 до 130 В с относительной погрешностью, изменяющейся от 1,15% до 3%, что соответствует требованиям. Задача 12. Весы имеют класс точности 0,2 и шкалу на 500 делений. Определить допускаемые относительные погрешности этих весов на десятом и трехсотом делениях шкалы. Приведенная погрешность прибора равна: =К=0,2% Абсолютная погрешность равна: дел Относительная погрешность: -на десятом делении % -на трехсотом делении %

Правила округления результата измерений

Лекция 8. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПРЯМЫХ ОДНОКРАТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. КЛАССЫ ТОЧНОСТИ.

_________________________________________________________________________________________стр. 9

Под однократным измерением понимают такое измерение, когда физический опыт по определению значения измеряемой величины выполняют один раз. Такие измерения характерны для технических измерений, то есть таких измерений , которые выполняются в производственных условиях. Однократные измерения встречаются и в лабораторной практике. являются наиболее массовыми и применяются Результат одноразового измерения может содержать методическую, системати­ческую, основную и дополнительную погрешности. Для определения действительного значения измеренной величины результат предварительно обрабатывается и окончательно представляется в следующем виде:

(8.1)

где Х_изм – показание прибора,

Х_сум – суммарная погрешность измерения, состоящая из основной и дополнительной погрешности.

Основная погрешность – это погрешность, которая имеет место при выполнении измерения в нормальных условиях, установленных ГОСТ 22261-82: температура окру­жающей среды (205)С; атмосферное давление (630..795) мм.рт.ст.; относительная влаж­ность (30…80)%; напряжение сети питания (2204,4)В для частоты 50Гц; нормальное положение шкалы прибора, отсутствие внешних магнитных полей кроме земного, и тому подобное.

Дополнительная погрешность возникает в том случае, если измерение производится в условиях, отличных от нормальных. Стандарты нормируют основную и дополнительную погрешности измерений.

Если произведен анализ метрологической модели измерения и выявлены методичес­кие и систематические погрешности, то следует оценить величину этих погрешностей и исправить результат измерения путем ввода соответствующих поправок. Представим результат измерения Х в следующем виде:

Х = Х₀ + Х, (8.2)

где Х₀ – действительное значение измеряемой величины,

Х – абсолютная методическая или систематическая погрешность. Тогда поправкой Х называется погрешность Х, взятая с обратным знаком, т.е.

Х = –Х . (8.3)

Исправление результата измерения выполняют путем добавления поправки к резу­льтату измерения. В самом деле, имеем

Х + Х = Х₀ + Х –Х = Х₀ . (8.4)

ПРИМЕР 1. Рассмотрим типичный источник методической погрешности при измерении электрического напряжения вольтметром. Она обусловлена дополнительным потреблением мощности из электрической цепи вольтметром.

Во время включения вольтметра в цепь напряжение между его зажимами уменьшается вследствие уменьшения сопротивления между точками включения прибора. Относительная методическая погрешность при измерении напряжения вольтметром определяется формулой:

(8.5)

где r_V и P_V – сопротивление вольтметра и мощность, которую он потребляет,

r_екв и P – эквивалентное сопротивление и мощность, рассеиваемая в цепи.

Определить относительную и абсолютную методические погрешности измерения напряже­ния вольтметром в цепи, показанной на (рис.8.1.). Исключить методическую погрешность из результата измерения. Показание вольтметра – 80 В; сопротивления r1 = r2 = r3= =1000 Ом; r_V = 20 кОм.

Решение:

1. Э квивалентное сопротивление цепи относительно зажимов вольтметра

2. Относительная методическая погрешность согласно (8.5)

2. А бсолютная методическая погрешность:

2. Введем поправку _U = –_MU = 5.6 В, тем самым исключив методическую погрешность:

U₀ = U + _U = 80 + 5,6 =85,6 В.

То есть до включения вольтметра напряжение между точками 1 и 2 составляло 85,6 В.

После исключения методической погрешности и при условии выполнения изме­рений в нормальных условиях с помощью электроизмерительного прибора (ЭИП) в качес­тве суммарной погрешности измерения Х_сум может быть принята граничная инструмен­тальная погрешность Х_инстр этого прибора. Последняя определяется на основе данных о его классе точности.

Под классом точности  электроизмерительного прибора согласно ГОСТ 8.401‑80 понимают допустимую границу его относительной приведенной погрешности, выраженной в %:

(8.6)

где Х – допустимая граница абсолютной погрешности ЭИП,

Х_Н – приведенное значение измеряемой величины. Обычно в качестве приведенного значения используют максимально возможное значение измеряемой величины на данном пределе измерения.

8.1.3 Классы точности средств измерительной техники (СИТ)

Класс точности СИТ – это обобщенная характеристика, которая определяет границы их допустимых основной и дополнительной погрешности.

В соответствии с ГОСТ 8.401-80 все СИТ в зависимости от соотношения между аддитивной и мультипликативной составляющими погрешности при установлении класса точности делят на 4 основные группы:

1. СИТ в которых преобладает аддитивная составляющая погрешности – показыва­ю­щие и самопишущие приборы с аддитивной погрешностью от трения, изменения поло­жения в пространстве и тому подобное. Для этой группы нормируют приведенное зна­чение погрешности, выраженное в процентах согласно (8.4), которое и используют для обозна­чений класса точности таких СИТ.

Для показывающих приборов установлено 8 классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Цифра, которая характеризует класс точности, означает выраженную в процентах максимальную основную приведенную погрешность. Чем меньше число, которое обозначает класс точности, тем выше класс точности прибора. Класс точности характеризует точность прибора, но не является характеристикой точности измерение ним. В самом деле, относительную погрешность измерения прибором: =Х/Х можно представить через приведенную погрешность =Х/Х_Н , где Хн – для большинства приборов равно границе измерения :

= Х_н/Х (8.7)

С (8.5) вытекает, что относительная погрешность измерения, характеризующая его точность, зависит не только от класса точности прибора, а и от того, в какой части шкалы проводится измерение.

ПРИМЕР 1. Найдем абсолютную и относительную погрешность измерения напряжения вольтметром класса 1.0 с верхним пределом измерения 300 В, если показание прибора составляет 220 В.

Р ЕШЕНИЕ. 1.Поскольку в данном случае класс точности выражается числом 1.0, то мы имеем дело с прибором, в котором преобладает аддитивная составляющая инструмен­тальной погрешности. Поэтому можно найти абсолютную погрешность U измерения воспользовавшись формулой (8.4):

Наибольшую относительную погрешность измерения найдем, воспользовавшись известной формулой:

Результат измерения следует представить в виде: U = (220  3) В.

2. СИТ в которых преобладает мультипликативная составляющая погрешности – однозначные меры, интегрирующие приборы, (шунты, делители напряжения, измерители температуры, тока и тому подобное). В этой группе нормируют границу допустимой относительной погрешности в процентах, а класс точности обозначают числом, помещенным в кружок 1.5 , которое означает, что относительная погрешность СИТ не превышает 1.5%.

ПРИМЕР 2. Счетчик электрической энергии имеет класс точности 1.0 . Отсчет счетчика за сутки его работы составил 55 кВтчас. Какова погрешность этого измерения?

РЕШЕНИЕ. Поскольку класс точности прибора в данном случае дан числом, заключенным в кружок, то класс точности определяет относительную погрешность измерения:

О тсюда следует, что абсолютная погрешность измерения электроэнергии составляет

3 . СИТ, в которых аддитивная и мультипликативная составляющие сопоставимы по величине – цифровые приборы, приборы сравнения с ручным и автоматических урав­новешиванием (мосты, компараторы, компенсаторы). Для них граница относительной допустимой основной погрешности равна

(8.8)

где с – относительное значение мультипликативной составляющей погрешности _М =(X_M/X)100%, в % ;

d = (Xa/X)100% – приведенное значение аддитивной составляющей погрешности, определенной в %.

с и d – постоянные числа, а отношение с/d – класс точности, например 0,02/0,01; первый его член с – относительная погрешность СИТ в оптимальных условиях измерения, когда Х=Х_Н, второй член d характеризует увеличение относительной погрешности измерения при уменьшении Х, то есть влияние аддитивной составляющей погрешности;

Х_Н – предел измерения;

Х – измеренная величина.

ПРИМЕР 3. Цифровым вольтметром класса точности 0.5/0.2 на пределе U_H =99,99 В измерено напряжение 74,7 В. Найти наибольшую абсолютную и относительную погрешности измерений. Записать результат, обозначив погрешность.

Р ешение:

• Наибольшую относительную погрешность измерений прибором, класс точности которого задан в виде c/d, определим по формуле (1.6):

U₀=U U = (74,7  0,3 ) В.

4. СИТ, в которых преобладает аддитивная составляющая погрешности, и которые имеют существенным образом неравномерную шкалу, например гиперболическую, лога­рифмическую. В этом случае нормируют приведенное значение погрешности относи­тельно размера шкалы.

(8.9)

но абсолютная погрешность L может быть выражена в единицах измеряемой величины через чувствительность измерительного прибора S_X = L/X или L = S_XX. Подставляя это выражение в (1.7), получим, например, при измерении сопротивления:

Класс точности в этом случае обозначают в виде числа, помещенного между двумя линиями, располо­женными под углом, например, 2,5 . Цифра класса означает границу допустимой приведенной основной погрешности в % относительно длины шкалы в мм. Например, для указанного класса точности   2.5%. Максимальную абсолютную погрешность измерения, например, электрического сопротивления, можно вычислить по классу точности из соотношения

(8.10 )

где L_Н – длина шкалы, мм;

S_R =l/R – чувствительность в точке отсчета, мм/Ом;

l – расстояние между делениями в точке отсчета, мм;

R – разность отсчетов по этим делениям, Ом.

ПРИМЕР 4. Ампервольтомметр типа 43101 в режиме измерения сопротивления имеет обозначение класса точности 2.5 . Показание прибора составляет R=5 кОм на шкале (0…) Длина шкалы равна 70 мм, длина деления шкалы вблизи положения указателя равна 4 мм, а цена этого деления составляет 0.04 кОм. Записать результат измерения сопротивления.

РЕШЕНИЕ:

S_R = L/R = 4/0,04 =100 мм/кОм

Таким образом, класс прибора дает довольно полную информацию для определения приближенной оценки погрешностей результатов измерений.

Если нормальные условия полностью не выполнены, то во время измерения кроме основной погрешности возникают дополнительные, которые нормируются, как и основные, согласно с ГОСТ 22261-76.

Дополнительные погрешности возникают под действием таких факторов:

1. Отклонение температуры окружающей среды от нормальной. В зависимости от диапазона рабочих температур электроизмерительные приборы делят на 7 групп. (Табл. 8.1)

2. Отклонение прибора от его рабочего положения. Дополнительная погрешность из-за отклонения прибора от его рабочего положения в любом направлении на угол 5С не должна превышать границу основной погрешности.

3. Влияние внешнего магнитного или электрического поля, которое суммируется с внутренним полем прибора и увеличивает или уменьшает его показания. Дополнительная погрешность от влияния внешнего магнитного поля напряженностью Н=400 А/м для приборов различных систем и классов точности не должна превышать нормированных значений.

4. Отклонение частоты питание относительно номинальной. Допустимая погрешность, вызванная отклонением частоты от номинальной на 10% или изменением частоты в обозначенной на приборе рабочей области частот не должна превышать основной погрешности.

Классы точности средства измерений

Класс точности средства измерений, как правило, выражается пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Пределы допускаемых значений основной и дополнительной погрешностей могут быть выражены в форме абсолютной, относительной или приведенной погрешностей. Это зависит от характера изменения погрешностей средства измерений в пределах диапазона измерений и условий его применения и назначения.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности определяются в виде

или

Dx = ±а ±b,

 

где а и b – положительные числа; х – значения измеряемой величины.

Пределы допускаемой основной относительной погрешности определяются по формуле:

где q – положительное число, если Dx определяется по выражению

где x_k – больший (по модулю) из пределов измерений для заданного диапазона средства измерений:

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности, %, определяются по формуле.

где Dх – пределы допускаемой абсолютной погрешности, определяемые по формуле; р — положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел: 1·10ⁿ; 1,5·10ⁿ; 2·10ⁿ; 2,5·10ⁿ; 4·10ⁿ; 5·10ⁿ; 6·10ⁿ; (n= 1; 0; -1; -2; -3; …).

Числа с, d, q и р определяют значение класса точности измерительного средства измерений.

Классы точности средств измерений обозначаются условными знакам (буквами, цифрами). Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых выражают в форме приведенной погрешности или относительной погрешности, классы точности обозначаются числами, равными этим пределам в процентах.

Шкала мультиметра

Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком, например

Значение приведенной погрешности кружком не обводят, например 2,5.

Если погрешность нормирована в процентах от длины шкалы, то под обозначением класса ставится знак Ú.

Если погрешность нормирована в соответствии формулой (59), то класс точности обозначается как c/d, например 0,02/0,01.

Пример 1.На шкале амперметра с пределами измерения 0…10 А нанесено обозначение класса точности 2,5. Это означает, что для данного прибора нормирована приведенная погрешность. Подставляя в формулу

результаты задания x_н = 10А и значение p = 2,5 можем рассчитать абсолютную погрешность:

В случае если бы обозначение класса точности было в виде

, то погрешность следовало бы вычислить в процентах от измеренного значения.

Так, при показаниях по шкале I_изм. = 2А, погрешность прибора не должна превышать

При показаниях по шкале I_изм=7А погрешность будет иной:

Обозначение классов точности средств измерений

(извлечения из ГОСТ 8.401-81)

 

Классы точности приборов, нормируемые по стандарту. Верхний ряд – класс точности для приборов, имеющих только мультипликативную погрешность, который равен пределу допускаемой относительной погрешности, которая вычисляется в процентах от измеренного значения.

Нижний ряд – класс точности, выражаемый в форме приведённой или относительной погрешности.

 

Зная класс точности средства измерений можно из выражения

или

определить предельное значение допускаемой основной погрешности Δх. В этом случае можно утверждать, что действительное значение измеряемой физической величины находится в интервале

х = х*±Dх ,

где x* — показание средства измерений.

Примеры обозначения классов точности приведены в таблице.

 

Пример 2.Для прибора класса точности 0,05/0,02, с диапазоном измерения 0…15А определить абсолютную погрешность измерения при показании по шкале 7А. В данном примере класс точности задан как c/d в соответствии с формулой (59), которая может быть представлена в виде

где x_k=15А; х=7А; с=0,05; d=0,02.

Нормирующее значение x_N=x_k=15A,

 

Кроме рассмотренных, по шкале прибора определяются и другие характеристики в соответствии с таблицей приведённой ниже

Магнитоэлектрические приборы

1 – полюсный магнит, создающий магнитное поле, 2 – полюсные наконечники, 3 – неподвижный стальной цилиндр, служащий для уменьшения сопротивления магнитной цепи. Между полюсными наконечниками и цилиндром создаётся равномерное магнитное поле. Катушка 5, намотанная на рамку 4, под действием сигнала может поворачиваться вокруг оси 6, установленной на подшипниках 7 . На оси жёстко установлена стрелка 8. Противодействующий момент создают пружины 9, служащие для подвода сигнала к обмотке прибора.

Магнитоэлектрические измерительные механизмы применяются в следующих приборах.

1. Амперметрах и вольтметрах постоянного тока. Диапазон измеряемых величин от 0.01 мА и 0.1 мВ до ≈ 10 кА и ≈ 100 кВ.

2. Омметрах. Диапазон измеряемых величин от ≈ 1000 Ом (последовательная схема соединения) до ≈ 100 Мом (параллельная схема соединения).

3. Гальванометрах для применения в качестве нуль-индикаторов, измерения малых токов, напряжений и количества электричества.

4. Магнитоэлектрических логометрах, в которых противодействующий момент создаётся не пружиной, а электрическим путём.

 

 

Электромагнитные приборы.

Измеряемый ток I протекает по катушке 1. При этом в неё втягивается ферромагнитный сердечник 2, закреплённый с эксцентриситетом на оси 3, на которой жёстко установлена стрелка 4. Отсчёт производится по шкале 5. Противодействующий момент создаётся пружиной 6. Для успокоения колебаний стрелки служит воздушный демпфер – 7.

Электромагнитные измерительные механизмы применяются в амперметрахи вольтметрахдля измерения токовинапряжений промышленной частоты. Причём, эти приборы могут работать в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Промышленностью выпускаются приборы:

1. Переносные и щитовые амперметрыклассов точности 0,5; 1,5; 2,5 для измерений малых токов ( от 5 мА до 10 А по верхнему пределу) и больших токов ( от 300 А до 10 кА по верхнему пределу измерения) при частоте до 1500 Гц.

2. Переносные и щитовые вольтметрыклассов точности 0,5; 1,5; 2,5 с верхними пределами измерений от 0,5… 600 кВ в диапазонах частот 45…1000 Гц.

 

Электростатические измерительные приборы.

Под действием разности потенциалов подвижный электрод (пластины 1) втягиваются между неподвижными пластинами 2. Активная поверхность взаимодействия пластин при этом изменяется. Таким образом, ось прибора 3 поворачивается, и по стрелке 5 отсчитывают показания на шкале 6. Для демпфирования колебаний служит пружина 4. Зеркальце 7, установленное на подвижной оси, служит для увеличения чувствительности прибора.

Электростатический принцип применяется главным образом в приборах для измерения напряжения – вольтметрах. Эти приборы применяются в цепях переменного и постоянного тока.

Вольтметрывыпускаются с верхними пределами измерений 30В…75кВ классов точности 0,5; 1,0; 1,5 для работы частот 30 МГц.

 

Электродинамические приборы.

1 – две подвижные последовательно соединённые катушки, разделённые воздушным зазором. Ток подводится к подвижной катушке 2 через пружинки 4, создающие в то же время противодействующий момент. На оси 3 жёстко закреплена стрелка 5, в соответствии с положением которой отсчитывается показание прибора по шкале 6. В обесточенном положении подвижная катушка обычно находится под углом 135̊ к горизонту.

Электродинамический принцип применяется в приборах для измерений тока, напряжения и мощности, а также счётчиках.

1. Амперметры выпускаются с верхними пределами измерений от 5 мА до 20 А классов точности 0,1 и 0,2 в частотном диапазоне до 1500 Гц.

2. Вольтметры ( многопредельные) выпускаются с верхними пределами измерений от 1,5 до 600 В классов точности 0,1 и 0,2 в диапазоне частот до 1500 В.

3. Ваттметры, использующие электродинамический принцип, выпускаются в переносных вариантах. Классы точности: 0,1; 0,2; 0,5 с несколькими верхними пределами измерения тока и напряжения. Чаще для тока 5 и 10 А, а для напряжения 30, 75, 150, 300, 450 и 600 В. Их используют для измерений мощности постоянного и переменного тока.

4. Счётчики электрической энергии постоянного тока электродинамические. Отсчёт энергии производится по показаниям числа оборотов подвижной части измерительного механизма, градуированного в кВт∙ч.

5. Электродинамические логометры – используются для в приборах для измерения сдвига фаз между током и напряжением под нагрузкой и коэффициента мощности cos φ. Такие приборы называют – фазометрами.

 

Ферродинамические приборы

 

Ферродинамические приборы отличаются от электродинамических тем, что неподвижная катушка 1 в них расположена на сердечнике из ферромагнитного материала. Подвижная катушка 2 располагается на сердечнике 4, а на оси установлена пружина 3.

 

На ферродинамическом принципе основано действие приборов для измерения мощности, а также счётчиков постоянного тока. Ферродинамические амперметры и вольтметры в настоящее время сняты с производства и промышленностью не выпускаются.

 

1. Ваттметры на ферродинамическом принципе выпускаются классов точности 0,2; 0,5; 1,0. Главным образом такие приборы применяют для измерения параметров переменного тока. Для постоянного тока такие приборы – не применяются.

2. Счётчики электрической энергии постоянного тока ферродинамические. Отсчёт энергии производится по показаниям числа оборотов подвижной части измерительного механизма, градуированного в кВт∙ч также как в электродинамических счётчиках.

 

Индукционные приборы

В результате взаимодействия вихревых токов, возникающих в неподвижных электромагнитах 2 и 3, алюминиевый диск 4 поворачивается вокруг оси. Противодействующий момент создаётся спиральной пружиной 1.

На индукционном принципе основано действие счётчиков электроэнергии переменного тока.

1. Индукционные счётчики электрической энергии переменного тока. Выпускаются однофазные и трёхфазные счётчики активной (классы точности 0,5; 1,0; 2.) и реактивной энергии (классы точности 1,5; 2,0; 3.0).

Узнать еще:

Вольтметры и амперметры | Безграничная физика

Вольтметры и амперметры

Вольтметры и амперметры используются для измерения напряжения и тока соответственно.

Цели обучения

Сравнить схемы подключения амперметра и вольтметра

Основные выводы

Ключевые моменты

• Вольтметр – это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.
• Амперметр – это измерительное устройство, используемое для измерения электрического тока в цепи.
• Вольтметр подключен параллельно к устройству для измерения его напряжения, а амперметр подключен последовательно к устройству для измерения его тока.
• В основе большинства аналоговых измерителей лежит гальванометр, прибор, который измеряет ток, используя движение или отклонение иглы. Отклонение иглы вызывается магнитной силой, действующей на провод с током.

Ключевые термины

• шунтирующее сопротивление : небольшое сопротивление R, помещенное параллельно гальванометру G для получения амперметра; чем больше измеряемый ток, тем меньше R должно быть; большая часть тока, протекающего через счетчик, шунтируется через R для защиты гальванометра
• гальванометр : аналоговое измерительное устройство, обозначенное G, которое измеряет ток, используя отклонение стрелки, вызванное силой магнитного поля, действующей на провод с током.

Вольтметры и амперметры измеряют напряжение и ток цепи соответственно. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами.

Вольтметры и амперметры : Краткое введение в вольтметры и амперметры для начинающих студентов-физиков.

Вольтметры

Вольтметр – это прибор, который измеряет разность электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.Аналоговый вольтметр перемещает указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи; цифровой вольтметр обеспечивает числовой дисплей. Любое измерение, которое можно преобразовать в напряжение, можно отобразить на правильно откалиброванном измерителе; такие измерения включают давление, температуру и расход.

Вольтметр : Демонстрационный вольтметр из класса физики

Чтобы вольтметр мог измерять напряжение устройства, он должен быть подключен параллельно этому устройству.Это необходимо, потому что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов.

Вольтметр, подключенный параллельно : (a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) подключается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр напрямую к ЭДС без учета его внутреннего сопротивления r. (б) Используемый цифровой вольтметр

Амперметры

Амперметр измеряет электрический ток в цепи.Название происходит от названия единицы измерения электрического тока в системе СИ, ампер (А).

Чтобы амперметр мог измерять ток устройства, он должен быть последовательно подключен к этому устройству. Это необходимо, потому что последовательно соединенные объекты испытывают одинаковый ток. Их нельзя подключать к источнику напряжения – амперметры предназначены для работы с минимальной нагрузкой (которая относится к падению напряжения на амперметре, обычно составляющему небольшую долю вольта).

Амперметр серии : Амперметр (A) подключается последовательно для измерения тока.Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такие же показания, если он расположен между точками d и e или между точками f и a, как и в показанном положении. (Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а r обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)

Гальванометры (аналоговые измерители)

У аналоговых счетчиков

иглы, которые поворачиваются, чтобы указывать на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, у которых есть числовые показания.Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, которое обозначается номером G . Ток через гальванометр I _G вызывает пропорциональное движение или отклонение стрелки.

Двумя важнейшими характеристиками любого гальванометра являются его сопротивление и чувствительность по току. Чувствительность по току – это ток, который дает полное отклонение стрелки гальванометра, другими словами, максимальный ток, который может измерить прибор.Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА имеет максимальное отклонение стрелки при протекании через него 50 мкА, находится на полпути шкалы, когда через него протекает 25 мкА, и так далее.

Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом, то только напряжение В = IR = (50 мкА) (25 Ом) = 1,25 мВ дает показания полной шкалы. Подключив резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр для измерения широкого диапазона напряжений или токов.

Гальванометры как вольтметры

Гальванометр может работать как вольтметр, если он подключен последовательно с большим сопротивлением R . Значение R определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вам нужно 10 В для полного отклонения вольтметра, содержащего гальванометр с сопротивлением 25 Ом и чувствительностью 50 мкА. Тогда приложенное к измерителю напряжение 10 В должно давать ток 50 мкА. Общее сопротивление должно быть:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {tot}} = \ text {R} + \ text {r} = \ frac {\ text {V}} {\ text {I}} = \ frac { 10 \ text {V}} {50 \ mu \ text {A}} = 200 \ text {k} \ Omega, [/ latex]

или:

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {\ text {tot}} – \ text {r} = 200 \ text {k} \ Omega – 25 \ Omega \ приблизительно 200 \ text {k} \Омега.[/ латекс]

(R настолько велик, что сопротивление гальванометра, r, почти ничтожно.) Обратите внимание, что 5 В, приложенное к этому вольтметру, вызывает отклонение половинной шкалы, пропуская через измеритель ток 25 мкА, поэтому показания вольтметра пропорциональны к напряжению по желанию. Этот вольтметр не будет полезен для напряжений менее примерно половины вольта, потому что отклонение измерителя будет слишком маленьким для точного считывания. Для других диапазонов напряжения другие сопротивления устанавливаются последовательно с гальванометром.Многие измерители позволяют выбирать шкалы, которые включают последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.

Гальванометры как амперметры

Тот же гальванометр может также работать как амперметр, если он установлен параллельно небольшому сопротивлению R , часто называемому шунтирующим сопротивлением. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного превышающие те, которые вызывают полное отклонение гальванометра.

Предположим, например, что нам нужен амперметр, который дает полную шкалу отклонения для 1,0 А и который содержит тот же гальванометр на 25 Ом с чувствительностью 50 мкА. Поскольку R и R включены параллельно, напряжение на них одинаковое.

Эти ИК-капли: IR = I _G r

так, чтобы: [latex] \ text {IR} = \ frac {\ text {I} _ \ text {G}} {\ text {I}} = \ frac {\ text {R}} {\ text {r }}. [/ latex]

Решая для R и отмечая, что IG составляет 50 мкА, а I равно 0.{-3} \ Omega. [/ Latex]

Нулевые измерения

Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому через измерительные устройства не протекает ток, который мог бы помешать измерению.

Цели обучения

Объясните, почему используются нулевые измерения

Основные выводы

Ключевые моменты

• Измерения напряжения и тока стандартными вольтметрами и амперметрами изменяют измеряемую цепь, внося погрешности.Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток.
• Нулевые измерения используются для уменьшения погрешности измеренных значений напряжения и тока.
• Потенциометр и мост Уитстона – это два метода измерения нуля.
• Потенциометр – это прибор, который измеряет неизвестное напряжение путем противодействия известному напряжению, не потребляя ток от измеряемого источника напряжения.
• Мост Уитстона – это электрическая цепь, используемая для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ветвей мостовой схемы, одна из которых включает неизвестный компонент.

Ключевые термины

• нулевые измерения : методы более точного измерения тока и напряжения путем балансировки цепи таким образом, чтобы ток не протекал через измерительное устройство
• потенциометр : прибор, который измеряет напряжение путем противодействия ему точной долей известного напряжения и без потребления тока из неизвестного источника.
• Мост Уитстона : прибор, используемый для измерения неизвестного электрического сопротивления путем уравновешивания двух ножек мостовой схемы, одна ножка которой включает неизвестный компонент.

Нулевые измерения

Стандартные измерения цепей изменения напряжения и тока, вносящие числовые погрешности. Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток. Нулевые измерения уравновешивают напряжения, поэтому ток через измерительный прибор не протекает, а цепь остается неизменной. Нулевые измерения обычно более точны, но более сложны, чем стандартные вольтметры и амперметры. Их точность все еще ограничена.

Потенциометр

При измерении ЭДС аккумуляторной батареи и ее непосредственном подключении к стандартному вольтметру, как показано на, фактическая измеренная величина – это напряжение на клеммах В. Напряжение связано с ЭДС батареи соотношением В = ЭДС – Ir , где I – протекающий ток, а r – внутреннее сопротивление батареи.

Вольтметр, подключенный к батарее : аналоговый вольтметр, подключенный к батарее, потребляет небольшой, но ненулевой ток и измеряет напряжение на клеммах, которое отличается от ЭДС батареи. (Обратите внимание, что заглавная буква E символизирует электродвижущую силу или ЭДС.) Поскольку внутреннее сопротивление батареи точно неизвестно, невозможно точно рассчитать ЭДС.

ЭДС можно было бы точно рассчитать, если бы были известны r , что бывает редко. Если бы ток I можно было сделать нулевым, тогда В = ЭДС , и ЭДС можно было бы непосредственно измерить. Однако стандартным вольтметрам для работы необходим ток.

Потенциометр – это прибор для измерения нуля для измерения потенциалов (напряжений).Источник напряжения подключен к резистору R, , пропускающему через него постоянный ток. Вдоль провода наблюдается постоянное падение потенциала (падение ИК-излучения), поэтому переменный потенциал получается через контакт вдоль провода.

Неизвестная ЭДС _x (обозначенная надписью E _x ), подключенная последовательно с гальванометром, показана на. Обратите внимание, что ЭДС _x противостоит другому источнику напряжения. Расположение точки контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.Когда гальванометр показывает ноль, ЭДС _x = IR _x , где R _x – это сопротивление участка провода до точки контакта. Поскольку через гальванометр не протекает ток, он не проходит через неизвестную ЭДС, и определяется ЭДС _x .

Потенциометр : Потенциометр является устройством измерения нуля. (a.) Источник напряжения, подключенный к резистору с длинным проводом, пропускает через него постоянный ток I.(b) Неизвестная ЭДС (обозначенная буквой Ex) подключается, как показано, и точка контакта по R регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Отрезок провода имеет сопротивление Rx и сценарий Ex = IRx, где I не зависит от соединения, поскольку через гальванометр не течет ток. Таким образом, неизвестная ЭДС пропорциональна сопротивлению сегмента провода.

Стандартная ЭДС заменяется на ЭДС _x , и точка контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль, так что ЭДС _с = IR _с .В обоих случаях через гальванометр не проходит ток. Ток I через длинный провод идентичен. Принимая соотношение ЭДС _x / ЭДС _с , I отменяет, а решение для ЭДС _x дает то, что видно в.

Поскольку для R используется длинный однородный провод, соотношение сопротивлений R _x / R _с такое же, как отношение длин провода, который обнуляет гальванометр для каждой ЭДС.Три величины в правой части уравнения теперь известны или измерены, и можно вычислить ЭДС _x . В этом расчете часто меньше неопределенности, чем при прямом использовании вольтметра, но он не равен нулю. Всегда есть некоторая неопределенность в соотношении сопротивлений R _x / R _s и стандартных ЭДС. Кроме того, невозможно определить, когда гальванометр показывает ровно ноль, что вносит ошибку как в R _x , так и в R _s , а также может повлиять на текущий I .

Измерения сопротивления

Многие так называемые омметры измеряют сопротивление. Наиболее распространенные омметры прикладывают напряжение к сопротивлению, измеряют ток и вычисляют сопротивление по закону Ома. Их показания и есть это рассчитанное сопротивление. Простые конфигурации с использованием стандартных вольтметров и амперметров имеют ограниченную точность, поскольку измерители изменяют как напряжение, подаваемое на резистор, так и ток, протекающий через него. Мост Уитстона – это устройство измерения нуля для расчета сопротивления путем уравновешивания падения потенциала в цепи.Устройство называется мостом, потому что гальванометр образует мост между двумя ветвями. Для измерения нуля в цепях используются различные мостовые устройства. Резисторы R ₁ и R ₂ точно известны, а стрелка через R ₃ указывает, что это переменное сопротивление. Можно точно прочитать значение R ₃ . При неизвестном сопротивлении Rx в цепи R ₃ регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.

Мост Уитстона : мост Уитстона используется для расчета неизвестных сопротивлений. Переменное сопротивление R3 регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль при замкнутом переключателе. Это упрощает схему, позволяя рассчитывать Rx на основе падения ИК-излучения.

Тогда разность потенциалов между точками b и d равна нулю, что означает, что b и d имеют одинаковый потенциал. При отсутствии тока, протекающего через гальванометр, он не влияет на остальную цепь.Таким образом, ветви abc и adc параллельны, и каждая ветвь имеет полное напряжение источника. Поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение IR вдоль и должно равняться падению IR вдоль ab . Опять же, поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение ИК-излучения вдоль dc должно равняться падению ИК-излучения вдоль bc . Это уравнение используется для вычисления неизвестного сопротивления, когда ток через гальванометр равен нулю.Этот метод может быть очень точным, но он ограничен двумя факторами. Во-первых, ток через гальванометр не может быть точно равен нулю. Во-вторых, всегда есть неопределенности в R ₁ , R ₂ и R ₃ , которые вносят вклад в неопределенность в R _x .

Погрешности цифрового мультиметра

| KPU.ca

Щелкните ссылку ниже, чтобы перейти к техническим характеристикам цифрового мультиметра.

Погрешности для цифровых мультиметров (DMM) всегда указываются как процент от показания плюс некоторое целое число, кратное наименьшей значащей цифре (dgt) на шкале.

например ± (2,5% + 3 ед.)

Так, например, если мы измеряем напряжение 32,00 В на шкале с погрешностью, указанной выше (где 0,01 В – наименее значимая цифра на этой шкале), то абсолютная погрешность наших показаний будет:

(32,00 × 0,025) = 0,8
+ (3 × 0,01) = 0,03
= 0,83 ⇒ ± 0,8 В

Обратите внимание, как 3 × (наименьшая значащая цифра) вносит незначительный вклад в общую неопределенность в этом примере. Однако, если мы измеряем напряжение 0.09V по той же шкале, то абсолютная погрешность будет:

(0,09 × 0,025) = 0,00225
+ (3 × 0,01) = 0,03
= 0,03225 ⇒ 0,03 В

Это демонстрирует, почему важно использовать на цифровом мультиметре наиболее чувствительную шкалу, которая все равно будет измерять ваши показания. В этом случае 3 × (наименьшая значащая цифра) был основным вкладом, и это дало нам неопределенность, которая очень велика по сравнению с нашим значением. Использование более чувствительной шкалы должно дать нам лучшее (т.е. меньшая) неопределенность.

К началу

Настройка	Диапазон	Разрешение	Точность
Напряжение постоянного тока	400 мВ 4 В 40 В 400 В 1000 В	0,01 мВ	± (0,15% + 10 dgt) в диапазоне 400 мВ ± (0,1% + 5 dgt) в диапазоне 4 В ± (0,1% + 5 dgt) в диапазоне 40 В ± (0,1% + 5 dgt) в диапазоне 400 Диапазон V ± (0.1% + 5 ед.) В диапазоне 1000 В
Напряжение переменного тока (истинное среднеквадратичное значение 45-1000 Гц)	400 мВ 4 В 40 В 400 В 750 В	0,01 мВ	± (1,5% + 20 dgt) 45-60 Гц в диапазонах от 400 мВ до 400 В ± (1,5% + 20 dgt) 60-500 Гц в диапазоне 4 В ± (1,5% + 20 dgt) 60 Гц – 1 кГц в 40 Диапазоны В до 400 В ± (2,0% + 20 dgt) 45-500 Гц в диапазоне 750 В
Напряжение переменного и постоянного тока (истинное среднеквадратичное значение 45-1000 Гц)	400 мВ 4V 40V 400V 750V	0.01 мВ	± (2,0% + 20 dgt) 45-60 Гц в диапазонах от 400 мВ до 400 В ± (2,0% + 20 dgt) 60-500 Гц в диапазоне 4 В ± (2,0% + 20 dgt) 60 Гц – 1 кГц в 40 Диапазоны В до 400 В ± (2,0% + 20 dgt) 45-500 Гц в диапазоне 750 В
Постоянный ток	40 мА 400 мА 10 А	1 мкА	± (0,5% + 10 dgt) в диапазоне от 40 мА до 400 мА ± (1,5% + 10 dgt) в диапазоне 10 A
Переменный ток (истинное среднеквадратичное значение 50-1000 Гц)	40 мА 400 мА 10 А	1 мкА	± (2.0% + 10 dgt) в диапазоне от 40 мА до 400 мА ± (2,5% + 10 dgt) в диапазоне 10 A
Сопротивление	400 Ом 4 кОм 40 кОм 400 кОм 4 МОм 40 МОм	0,01 Ом	± (0,3% + 15 dgt) в диапазоне 400 Ом ± (0,3% + 5 dgt) в диапазоне от 4 кОм до 400 кОм ± (0,5% + 10 dgt) в диапазоне 4 MΩ ± (1,5% + 20 dgt) в диапазоне 40 МОм
Емкость	4 нФ 40 нФ 400 нФ 4 мкФ 40 мкФ	1 пФ	± (3.0% + 20 dgt) в диапазоне 4 нФ ± (3,0% + 5 dgt) в диапазоне от 40 до 400 нФ ± (3,0% + 5 dgt) в диапазоне от 4 до 20 мкФ ± (5,0% + 5 dgt) в диапазонах от 20 мкФ до 40 мкФ
Частота	100 Гц 1 кГц 10 кГц 100 кГц 500 кГц	0,01 Гц	± (0,1% + 10 дгт)

К началу

К началу

Настройка	Диапазон	Разрешение	Точность
Напряжение постоянного тока	660 мВ 6.6 В 66 В 660 В 1000 В	0,1 мВ	± (0,5% + 2 дгт)
Напряжение переменного тока (истинное среднеквадратичное значение 50-500 Гц)	660 мВ 6,6 В 66 В 660 В 750 В	0,1 мВ	± (1,5% + 8 dgt) 50-60 Гц для диапазона 660 мВ ± (1,5% + 8 dgt) для диапазонов от 6,6 В до 660 В ± (2,0% + 8 dgt) для диапазона 750 В
Постоянный ток	660 мкА 6600 A 66 мА 400 мА 10 A	0.1 мкА	± (1,5% + 2 dgt) в диапазонах от 660 мкА до 400 мА ± (3,0% + 3 dgt) в диапазонах 10 A
Переменный ток (истинное среднеквадратичное значение 50-500 Гц)	660 мкА 6600 A 66 мА 400 мА 10 A	0,1 мкА	± (2,0% + 10 dgt) в диапазонах от 660 мкА до 400 мА ± (3,5% + 10 dgt) в диапазонах 10 A
Сопротивление	660 Ом 6,6 кОм 66 кОм 660 кОм 6.6 МОм 66 МОм	0,1 Ом	± (1,2% + 5 dgt) в диапазоне от 660 Ом до 660 кОм ± (2,0% + 5 dgt) в диапазоне 6,6 МОм ± (3,5% + 5 dgt) в диапазоне 66 МОм
Емкость	6,6 нФ 66 нФ 660 нФ 6,6 мкФ 660 мкФ 6,6 мФ 66 мФ	1 пФ	± (3,0% + 30 дгт) по шкале 6,6 нФ ± (3,0% + 5 дгт) в диапазонах от 66 нФ до 660 мкФ ± (3,0% + 20 дгт) по 6.Диапазоны 6 мФ и 66 мФ
Частота	660 Гц 6,6 кГц 66 кГц 660 кГц 6,6 МГц 66 МГц	0,1 Гц	± (0,1% + 3 дгт)

К началу

К началу

Настройка	Диапазон	Разрешение	Точность
Напряжение постоянного тока	200 мВ 2 В 20 В 200 В 1000 В	100 мкВ 1 мВ 10 мВ 100 мВ 1 В	± (0.5% + 1 дгт)
Напряжение переменного тока	200 мВ 2 В 20 В 200 В 750 В	100 мкВ 1 мВ 10 мВ 100 мВ 1 В	± (1,25% + 4 dgt) 40 – 1 кГц в диапазонах от 200 мВ до 200 В ± (1,25% + 4 dgt) 40 – 400 Гц в диапазоне 750 В
Постоянный ток	200 мкА 2 мА 20 мА 200 мА 2 А 20 А	0,1 мкА 1 мкА 10 мкА 100 мкА 1 мА 10 мА	± (1.0% + 1 dgt) в диапазонах от 200 мкА до 200 мА ± (2,0% + 3 dgt) в диапазонах 2A и 20 A
Переменный ток	200 мкА 2 мА 20 мА 200 мА 2 А 20 А	0,1 мкА 1 мкА 10 мкА 100 мкА 1 мА 10 мА	± (1,5% + 3 dgt) 40-1 кГц в диапазонах от 200 мкА до 200 мА ± (2,5% + 3 dgt) 40-400 Гц в диапазонах 2A и 20 A
Сопротивление	200 Ом 2 кОм 20 кОм 200 кОм 2 МОм 20 МОм 2000 МОм	0.1 Ом 1 Ом 10 Ом 100 Ом 1 кОм 10 кОм 1 МОм	± (0,75% + 4 dgt) для диапазона 200 Ом ± (0,75% + 1 dgt) для диапазонов от 2 кОм до 2 МОм ± (1,5% + 5 dgt) для диапазона 20 МОм ± (5% + 10 dgt) в диапазоне 2000 МОм
Емкость	2 нФ 20 нФ 200 нФ 2 мкФ 20 мкФ	1 пФ 10 пФ 100 пФ 1 нФ 10 нФ	± (2,0% + 4 дгт)
Частота	2 кГц 20 кГц 200 кГц	1 Гц 10 Гц 100 Гц	± (1.0% + 3 dgt)

К началу

К началу

Настройка	Диапазон	Разрешение	Точность
Напряжение постоянного тока	320 мВ	0,1 мВ	± (0,4% + 1 дгт)
Напряжение постоянного тока	3,200 В 32,00 В 320 В 1000 В	0,001 В 0.01 В 0,1 В 1 В	± (0,4% + 1 дгт)
Напряжение переменного тока	3.200 В 32.00 В 320 В 750 В	0,001 В 0,01 В 0,1 В 1 В	± (2,0% + 2 dgt) 45-500 Гц в диапазоне 3,2 В ± (2,0% + 2 dgt) 45-1 кГц в диапазоне от 32 В до 750 В
Постоянный ток	32,00 мА 320 мА 10,0 А	0,01 мА 0,1 мА 0,01 A	± (1.5% + 1 дгт)
Переменный ток	32,00 мА 320 мА 10,0 А	0,01 мА 0,1 мА 0,01 A	± (2,4% + 2 dgt) 45 – 1 кГц
Сопротивление	320,0 Ом 3200 Ом 32,00 Ом 320,0 кОм 3,200 МОм 32,00 МОм	0,1 Ом 1 Ом 10 Ом 100 Ом 1 кОм 10 кОм	± (0,5% + 2 dgt) в диапазоне 320 Ом ± (0,5% + 1 dgt) в диапазоне 3200 Ом до 3.Диапазоны 200 МОм ± (2% + 1 dgt) в диапазоне 32,00 МОм

К началу

К началу

Настройка	Диапазон	Разрешение	Точность
Напряжение постоянного тока	600,0 мВ	0,1 мВ	± (0,5% + 2 дгт)
Напряжение постоянного тока	6,00 В 60.00 В 600,0 В	0,001 В 0,01 В 0,1 В	± (0,5% + 2 дгт)
Напряжение переменного тока (истинное среднеквадратичное значение)	600,0 мВ	0,1 мВ	± (1.0% + 3 dgt) 45-500 Гц	± (2,0% + 3 dgt) 500 – 1 кГц
Напряжение переменного тока (истинное среднеквадратичное значение)	6.000 В 60.00 В 600.0 В	0,001 В 0,01 В 0,1 В	± (1.0% + 3 dgt) 45-500 Гц	± (2.0% + 3 dgt) 500 – 1 кГц
Постоянный ток	6.000 A 10.00 A 20 A	0,001 A 0,01 A	± (1,0% + 3 дгт)
Переменный ток (истинное среднеквадратичное значение)	6.000 A 10.00 A 20 A	0,001 A 0,01 A	± (1,5% + 3 dgt) 45-500 Гц
Сопротивление	600,0 Ом 6,000 кОм 60,00 кОм 600,0 кОм 6.000 МОм 40.00 МОм	0,1 Ом 0,001 кОм 0,01 кОм 0,1 кОм 0,001 МОм 0,01 МОм	± (0,9% + 2 dgt) в диапазоне 600 Ом ± (0,9% + 1 dgt) в диапазоне от 6 кОм до 6 МОм ± (5% + 2 dgt) в диапазоне 40 МОм
Емкость	1000 нФ 10,00 мкФ 100,0 мкФ 9999 мкФ	1 нФ 0,01 мкФ 0,1 мкФ 1 мкФ	± (1,9% + 2 dgt) для диапазонов 1000 нФ и 10 мкФ для диапазонов 100 – 1000 мкФ: ± (1.9% + 2 dgt), для более 1000 мкФ: ± (5% + 20 dgt)
Частота	99,99 Гц 999,9 Гц 9,999 кГц 50,00 кГц	0,01 Гц 0,1 Гц 0,001 кГц 0,01 кГц	± (0,1% + 2 дгт)

К началу

К началу

Настройка	Диапазон	Разрешение	Точность
Напряжение постоянного тока	600.0 мВ	0,1 мВ	± (0,15% + 2 дгт)
Напряжение постоянного тока	6,00 В 60,00 В 600,0 В 1000 В	0,001 В 0,01 В 0,1 В 1 В	± (0,15% + 2 дгт)
Напряжение переменного тока (истинное среднеквадратичное значение)	600,0 мВ 6,000 В 60,00 В 600,0 В 1000 В	0,1 мВ 0,001 В 0,01 В 0,1 В 1 В	± (1.0% + 3 dgt) 45-500 Гц	± (2.0% + 3 dgt) 500 – 1 кГц
Постоянный ток	60,00 мА 400,0 мА 6,000 A 10,00 A	0,01 мА 0,1 мА 0,001 A 0,01 A	± (1,0% + 3 дгт)
Переменный ток (истинное среднеквадратичное значение)	60,00 мА 400,0 мА 6,000 A 10,00 A	0,01 мА 0,1 мА 0,001 A 0,01 A	± (1,5% + 3 dgt) 45 – 1 кГц
Сопротивление	600.0 Ом 6,000 кОм 60,00 кОм 600,0 кОм 6,000 МОм 50,00 МОм	0,1 Ом 0,001 кОм 0,01 кОм 0,1 кОм 0,001 МОм 0,01 МОм	± (0,9% + 2 dgt) для диапазона 600 Ом ± (0,9% + 1 dgt) для диапазонов от 6 кОм до 6 МОм ± (1,5% + 3 dgt) для диапазона 50 МОм
Емкость	1000 нФ 10,00 мкФ 100,0 мкФ 9999 мкФ	1 нФ 0,01 мкФ 0,1 мкФ 1 мкФ	± (1.2% + 2 dgt) для диапазонов от 1000 нФ до 100 мкФ ± 10% для диапазонов 9999 мкФ
Частота	99,99 Гц 999,9 Гц 9,999 кГц 99,99 кГц	0,01 Гц 0,1 Гц 0,001 кГц 0,01 кГц	± (0,1% + 1 дгт)

К началу

Высокоточный эталонный мультиметр | Fluke Calibration

Стабильность, простота и производительность благодаря конструкции

Модель 8588A отличается исключительной линейностью, низким уровнем шума и стабильностью.Этот лучший в своем классе крупномасштабный цифровой эталонный мультиметр гарантирует превосходную однолетнюю относительную точность измерения постоянного напряжения 3,5 ppm и долгосрочную стабильность в широком диапазоне измерений и функций.

8588A содержит самые стабильные в мире источники опорного напряжения и аттенюаторы, изготовленные по индивидуальному заказу в Fluke Calibration. Эти прецизионные компоненты устраняют необходимость ежедневной внутренней самокалибровки для компенсации дрейфа при использовании менее точных компонентов. Автоматическое обнуление также становится ненужным, потому что смещения усилителя сверхстабильны.8588A обеспечивает исключительное разрешение 8,5 разряда за одну секунду, что в два раза меньше, чем у следующего лучшего в своем классе, что означает значительное повышение производительности.

Модель 8588A проста и интуитивно понятна в использовании. Это идеальный лабораторный мультиметр для метрологов и руководителей калибровочных лабораторий, которые ожидают и ценят простую настройку, позволяющую быстро достичь максимальной производительности прибора.

• 2,7 мкВ / В (95%), 3,5 мкВ / В (99%), относительная точность 1 год, постоянное напряжение без внутренней самокалибровки или автонастройки
• 0.5 мкВ / В (95%), 0,65 мкВ / В (99%), стабильность 24 часа, постоянное напряжение
• 7 мкОм / Ом (95%), 9 мкОм / Ом (99%), 1 год, сопротивление
• 2,02x полной шкалы расширяет нижний уровень шума до более высоких уровней сигнала, чтобы максимально повысить точность прибора
• Настройка диафрагмы от 200 нс до 100 с обеспечивает широчайшую в отрасли гибкость управления окном ввода данных

Точность, смещение и стабильность обеспечивают отличные характеристики переменного тока

8588A обеспечивает наиболее точное измерение истинного среднеквадратичного значения переменного тока, доступное в мультиметре Fluke Calibration.

Благодаря аналого-цифровому преобразователю с частотой дискретизации 5 мегасэмплов в секунду и исключительно стабильному аналоговому тракту постоянного тока 8588A обеспечивает замечательные характеристики измерения среднеквадратичного значения переменного тока, которые в десять раз быстрее, в два раза меньше шумят и более чувствительны для низких значений. уровень сигналов по сравнению с другими инструментами этого класса. Он использует цифровые вычисления среднеквадратичного значения для поддержания полного разрешения широкого динамического диапазона оцифрованных сигналов, поэтому вы можете четко видеть широкий диапазон измерений.

Быстрые цифровые фильтры более эффективны, чем их аналоговые эквиваленты, для более быстрой настройки.Цифровые фильтры устраняют диэлектрическое поглощение аналоговых фильтров, обычно связанное с остаточными характеристиками медленного хвоста. Цифровые фильтры эффективно сокращают время установления до 6 циклов частоты фильтра и менее 1 ppm от полностью установленного значения. Это до 10 раз быстрее, чем у других прецизионных цифровых мультиметров с большой шкалой на низких частотах.

Низкий уровень шума достигается за счет усреднения собранных оцифрованных данных с высоким разрешением и стабильного пути прохождения сигнала.Разделение чувствительности сигнала низкого уровня от температурного дрейфа позволяет 8588A выполнять более точные измерения переменного тока низкого уровня. Таким образом устраняются температурный дрейф, смещения и долговременная нестабильность, обычно связанные с аналоговым преобразователем среднеквадратичных значений.

• 60 мкВ / В (95%), 77 мкВ / В (99%), относительная точность 1 год, для наиболее точного измерения напряжения переменного тока
• 250 мкА / А (95%), 323 мкА / А (99%), относительная точность 1 год, переменный ток
• Время установления 15 мс при фильтре переменного тока 1 кГц в 10 раз быстрее измеряет напряжение переменного тока
• 2.02x полной шкалы Vpp, 1,2x полной шкалы среднеквадратичного значения
• До 30 А для пикового переменного тока значительно расширяет диапазон измерения переменного тока

Измерение напряжения переменного тока

Настройки измерения переменного напряжения

Удобство использования разработано метрологами для метрологов

8588A – идеальный лабораторный мультиметр. Он упрощает процесс измерения и устраняет недоразумения благодаря удобному пользовательскому интерфейсу на английском, китайском, французском, немецком, японском, корейском, русском и испанском языках.Интуитивно понятный графический дисплей позволяет легко визуализировать тенденции, гистограммы, сложные формы сигналов и статистику, а также быстро выполнять рутинные метрологические задачи. Вы можете выполнять анализ как в реальном времени, так и после захвата для обеспечения краткосрочной и долгосрочной стабильности, выявления и количественной оценки дрейфов, шума при беге и неопределенности без необходимости использования внешнего компьютера или программного обеспечения. Вы также можете быстро визуализировать постобработанные сигналы частотной области с основной и гармонической амплитудой и фазовым содержанием.

Некоторые популярные системные мультиметры имеют сложную структуру меню и неинтуитивно понятные команды, в то время как у других отсутствует какой-либо пользовательский интерфейс, что создает препятствия для обучения и работы. Напротив, 8588A / 8558A имеют удобное меню конфигурации, которое упрощает обучение новых пользователей.

На передней панели появилось много новых улучшений для удобства использования. Выходные клеммы Visual Connection Management ™ загораются, показывая, какие клеммы активны, и помогает пользователю выполнить правильные подключения.Ручки отформованы для удобства и облегчения транспортировки.

хост-порта USB расположены как на передней, так и на задней панели прибора. Используйте порты для экспорта данных на внешние устройства памяти или для упрощения обновления прошивки. Для удаленной связи с ПК выберите один из разъемов Ethernet, GPIB или USBTMC на задней панели.

8558A / 8558A обеспечивают полную эмуляцию эталонного мультиметра Fluke 8508A и командную совместимость цифрового мультиметра Keysight 3458A через команды SCPI, что делает его идеальной заменой для этих старых инструментов.

• Графический дисплей, позволяющий мгновенно отображать график тренда, статистический анализ, гистограмму и БПФ.
• GPIB, USBTMC, Ethernet позволяет выбрать удаленный интерфейс в соответствии с отраслевыми стандартами. • Флэш-накопитель USB обеспечивает быструю и легкую передачу данных на ПК в формате .csv.
• SCPI-совместимые команды с режимом эмуляции 8508A и 3458A упрощают и ускоряют процесс обновления системы до 8588A / 8558A
• Программируемое переключение входа на передний / задний вход с измерением сканирования позволяет измерять соотношение, разность и отклонение между передними и задними выводами по постоянному напряжению, сопротивлению, функциям с современной линейностью, шумовыми характеристиками, превосходной погрешностью передачи.
Показания измерителя емкости и ВЧ-мощности
• от Rohde & Schwarz серии NRP расширяют возможности 8588A при калибровке калибраторов для различных продуктов, повышая производительность в калибровочных лабораториях.
  

График тренда

Анализ: гистограмма

Преимущество программного обеспечения для управления калибровкой MET / CAL ™

8588A и 8558A работают с программным обеспечением для калибровки Fluke Calibration MET / CAL ™ с встроенной поддержкой MET / CAL или с использованием режима эмуляции 8508A для увеличения пропускной способности до четырех раз по сравнению с традиционными ручными и многопродуктовыми методами, обеспечивая при этом постоянное выполнение калибровок каждый раз. .Это мощное программное обеспечение документирует процедуры, процессы и результаты калибровки, чтобы обеспечить соответствие ISO / IEC 17025 и аналогичным стандартам качества.

Поддержка и услуги по мере необходимости

Fluke Calibration предлагает услуги по тестированию, ремонту и калибровке, чтобы удовлетворить ваши потребности быстро и по разумной цене при сохранении ожидаемого высокого уровня качества. Наши электротехнические калибровочные лаборатории аккредитованы на соответствие ISO Guide 17025, и мы располагаем всемирными центрами калибровки и ремонта.

Вы можете усилить гарантийную защиту с помощью пакета обслуживания Priority Gold Instrument CarePlan.

Priority Gold Instrument CarePlan включает ускоренную ежегодную калибровку, чтобы сократить время простоя на неделю, и расширенную гарантию, чтобы помочь обеспечить наилучшую долгосрочную работу ваших инструментов. Выберите один год, три или пять лет CarePlans. (Примечание. Время приоритетной доставки зависит от страны. За подробностями обращайтесь к местному торговому представителю Fluke Calibration.)

Разница между амперметром и вольтметром (со сравнительной таблицей)

Основное различие между амперметром и вольтметром состоит в том, что амперметр измеряет ток, а вольтметр измеряет ЭДС или напряжение в любых двух точках электрической цепи.Другие различия между амперметром и вольтметром представлены ниже в сравнительной таблице.

Электроэнергия измеряется двумя способами. то есть либо по току, либо по напряжению. Ток и напряжение в цепи измеряются амперметром и вольтметром. Принцип работы амперметра и вольтметра такой же, как у гальванометра.

В гальванометре используется катушка, помещенная между магнитами. Когда ток течет по катушкам, он отклоняется.Прогиб катушек зависит от проходящего через них заряда. Это отклонение используется для измерения силы тока или напряжения. Гальванометр работает как вольтметр, когда резистор включен последовательно с гальванометром.

Содержание: Амперметр против вольтметра

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Амперметр	Вольтметр
Определение	Инструменты, используемые для измерения силы тока.	Он измеряет напряжение между любыми двумя точками цепи.
Символическое представление
Сопротивление	Низкое	Высокое
Соединение	Соединяется последовательно со схемой.	Включается параллельно цепи.
Точность	Больше	Меньше
Изменение диапазона	Невозможно	Возможно

Определение амперметра

Амперметр – это измерительный прибор, который используется для измерения тока в цепи.Он измеряет небольшой ток в миллиамперах или микроамперах. Амперметр включается последовательно с измерительной схемой, так что весь ток схемы проходит через нее.

Сопротивление амперметра очень мало по сравнению с вольтметром. У идеального амперметра значение сопротивления равно нулю. Небольшое сопротивление не препятствует прохождению тока, поэтому амперметр измеряет истинное значение.

Определение вольтметра

Вольтметр – это прибор для измерения напряжения.Он подключен параллельно к электрической цепи, потенциал которой необходимо измерить. Полярность подключения вольтметра такая же, как и у амперметра, то есть положительная клемма подключается к положительной полярности источника питания, а отрицательный потенциал подключается к отрицательной полярности.

Сопротивление вольтметра очень велико по сравнению с амперметром. Это сопротивление не позволяет току протекать через вольтметр и, таким образом, измеряется точное значение напряжения в точке измерения.Величина сопротивления в идеальном вольтметре примерно равна бесконечности.

Ключевые различия между амперметром и вольтметром

Ниже приведены основные различия между амперметром и вольтметром.

1. Амперметр – это устройство, используемое для измерения малых значений тока, протекающего в цепи, тогда как вольтметр измеряет разность потенциалов между любыми двумя точками электрической цепи.
2. Низкое сопротивление амперметра.Таким образом, весь ток цепи будет проходить через него. В то время как внутреннее сопротивление вольтметра очень низкое, поэтому ток из цепи не мешает измерению вольтметра.
3. Амперметр включен последовательно со схемой измерения полного тока, а вольтметр – параллельно цепи. Разность потенциалов параллельной цепи остается одинаковой во всех точках. Поэтому для измерения точного значения разности потенциалов он подключается параллельно к точкам, напряжение которых необходимо измерить.
4. Точность амперметра больше, чем у вольтметра.
5. Диапазон измерения вольтметра может быть увеличен или уменьшен путем изменения значения сопротивления, тогда как диапазон амперметра не может быть изменен.

В настоящее время токовые клещи используются для измерения тока в цепи.

Вольтметр – Измерение напряжения

При анализе работы электрических и электронных схем или попытке понять, почему схема не работает должным образом, в конечном итоге вам понадобится вольтметр для измерения различных уровней напряжения.Вольтметры, используемые для измерения напряжения, бывают разных форм и размеров, аналоговые или цифровые, или как часть цифрового мультиметра, более широко используемого сегодня.

Вольтметры также можно использовать для измерения постоянного и синусоидального напряжения переменного тока, но использование вольтметра в качестве измерительного прибора в цепи может повлиять на его установившееся состояние.

Как следует из названия, «вольтметр» – это прибор, используемый для измерения напряжения (В), то есть разности потенциалов между любыми двумя точками в цепи.Для измерения напряжения (разности потенциалов) вольтметр должен быть подключен параллельно к компоненту, напряжение которого вы хотите измерить. Вольтметры можно использовать для измерения падения напряжения на отдельном компоненте или источнике питания, или их можно использовать для измерения суммы падений напряжения на двух или более точках или компонентах в цепи.

Например, если мы подключим вольтметр к клеммам полностью заряженного автомобильного аккумулятора, он покажет 12,6 вольт. То есть есть разница в потенциале 12.6 вольт между положительной и отрицательной клеммами аккумулятора. Таким образом, напряжение V всегда измеряется параллельно или параллельно компоненту схемы.

Самым основным типом аналоговых вольтметров постоянного тока является измеритель с подвижной катушкой постоянного магнита (PMMC), также известный как механизм Д’Арсонваля. Этот тип аналогового измерителя движения представляет собой устройство для измерения тока (называемое гальванометром), которое может быть сконфигурировано для работы либо как вольтметр , , либо как амперметр, принципиальная разница заключается в способе их подключения в цепи.Движение с подвижной катушкой использует фиксированный постоянный магнит и катушку из очень тонкой проволоки, которая может перемещаться (отсюда и название «подвижная катушка») в магнитном поле магнита.

При подключении к цепи электрический ток течет через катушку, которая в свою очередь создает собственное магнитное поле (электромагнетизм), которое реагирует на магнитное поле, создаваемое окружающим постоянным магнитом, заставляя катушку двигаться. Поскольку гальванометр реагирует на внутренний поток тока, если мы знаем внутреннее сопротивление катушки (намотанной из медной проволоки), мы можем просто использовать закон Ома для определения соответствующей измеряемой разности потенциалов.

Конструкция счетчика подвижной катушки с постоянным магнитом

Величина, на которую перемещается электромагнитная катушка, называемая «отклонением», пропорциональна силе тока, протекающего через катушку, необходимого для создания магнитного поля, необходимого для отклонения иглы. Обычно к катушке подключен указатель или игла, поэтому движение катушки вызывает отклонение указателя по линейной шкале, чтобы указать измеряемое значение, причем угол отклонения пропорционален входному току.Таким образом, стрелка гальванометра перемещается в ответ на ток.

Обычно тонкие демпфирующие пружины спирального типа для часов используются для управления углом отклонения, предотвращая колебания или быстрые движения, которые могут повредить стрелку, а также для удержания движения катушки в состоянии покоя, когда через катушку не проходит ток. Обычно перемещение указателя находится между нулем слева и полным отклонением (FSD) в крайнем правом углу шкалы. Некоторые измерительные приборы имеют указатель с пружинным центром, а нулевое положение покоя находится в середине шкалы, что позволяет перемещать указатель в обоих направлениях.Это полезно для измерения напряжения любой полярности.

Хотя это движение измерителя PMMC линейно реагирует на протекание тока в подвижной катушке, его можно приспособить для измерения напряжения путем добавления сопротивления последовательно с движением катушек. Комбинация последовательного сопротивления с движением измерителя с подвижной катушкой образует вольтметр постоянного тока, который может давать точные результаты после калибровки.

Измерение напряжения

В этих уроках мы видели, что, когда электрические заряды находятся в равновесии, напряжение между любыми двумя точками цепи равно нулю, а если ток (движение заряда) течет по цепи, напряжение будет существовать между двумя или более разными точками. точки схемы.Используя гальванометр, мы можем измерить не только ток, протекающий между двумя точками, но также и разницу напряжений между ними, согласно закону Ома, поскольку эти величины пропорциональны друг другу. Таким образом, используя градуированный вольтметр, мы можем измерить разность потенциалов между любыми двумя точками цепи.

Но как преобразовать счетчик, работающий с током, в счетчик, который можно использовать для измерения напряжения. Ранее мы говорили, что отклонение измерителя с подвижной катушкой постоянного магнита пропорционально силе тока, проходящего через его подвижную катушку.Если его полное отклонение (FSD) умножается на внутреннее сопротивление движущихся катушек, измеритель можно заставить считывать напряжение, а не ток, тем самым преобразовывая измеритель движущейся катушки с движущимся магнитом в вольтметр постоянного тока.

Однако из-за конструкции движения катушки большинство измерителей PMMC являются очень чувствительными устройствами, которые могут иметь ток отклонения полной шкалы, номинальный ток I _G составляет всего 100 мкА (или меньше). Если, например, сопротивление движущихся катушек R _G составляет 500 Ом, то максимальное полное напряжение, которое мы могли бы измерить, было бы всего 50 мВ (V = I * R = 100 мкА x 500 Ом).Таким образом, чтобы чувствительное движение катушки вольтметра PMMC могло измерять более высокие значения напряжения, нам нужно найти способ уменьшить измеряемое напряжение до значения, которое измеритель может обработать, и это достигается путем размещения резистора, называемого умножителем, последовательно с измерителем внутреннего сопротивления катушки.

Предположим, что мы хотим использовать наш гальванометр 100 мкА, 500 Ом, указанный выше, для измерения напряжения в цепи до 1,0 вольт. Ясно, что мы не можем подключить измеритель напрямую для измерения 1 вольт, потому что, как мы видели ранее, максимальное напряжение, которое он может измерить, составляет 50 милливольт (50 мВ).Но, используя закон Ома, мы можем рассчитать номинал последовательного резистора, требуемого R _S , который обеспечит полное движение измерителя при измерении разности потенциалов в один вольт.

Таким образом, если ток, при котором гальванометр показывает отклонение на полную шкалу, составляет 100 мкА, то необходимое последовательное сопротивление R _S рассчитывается как 9,5 кОм. Таким образом, гальванометр можно превратить в вольтметр, просто подключив к нему последовательно достаточно большое сопротивление, как показано.

Сопротивление серии вольтметров

Обратите внимание, что это последовательное сопротивление R _S всегда будет выше внутреннего сопротивления катушки R _G , чтобы ограничить силу тока через обмотки катушки. Комбинация движения измерителя с этим внешним последовательным сопротивлением формирует основу простого аналогового вольтметра.

Вольтметр Пример №1

Гальванометр PMMC имеет внутреннее сопротивление катушки 100 Ом и обеспечивает полное отклонение до 200 мВ.Найдите сопротивление умножителя, необходимое для того, чтобы измеритель давал полное отклонение при измерении постоянного напряжения 5 вольт.

Следовательно, необходимое последовательное сопротивление составляет 2,4 кОм.

Мы можем использовать этот метод для измерения любого значения напряжения, изменяя номинал резисторов умножителя по мере необходимости, при условии, что мы знаем значения полного отклонения (FSD) тока или напряжения (I _FSD или V _FSD ) гальванометр. Затем все, что нам нужно сделать, это перемаркировать шкалу, чтобы она показывала от нуля до нового измеренного значения напряжения.

Эта простая схема последовательно соединенного делителя напряжения может быть расширена, чтобы иметь в ее конструкции ряд различных «умножающих» резисторов, что позволяет использовать вольтметр для измерения ряда различных уровней напряжения при нажатии переключателя.

Конструкция многодиапазонного вольтметра

Наш простой вольтметр постоянного тока, указанный выше, может быть дополнительно расширен за счет использования ряда последовательных сопротивлений, каждое из которых рассчитано на определенный диапазон напряжения, которые могут быть выбраны одно за другим с помощью одного многополюсного переключателя, что позволяет нашему аналоговому вольтметру Измерьте более широкий диапазон уровней напряжения одним движением.Такой тип конфигурации вольтметра называется многодиапазонным вольтметром с диапазоном, выбранным в зависимости от количества положений переключателя, например, 4-позиционный, 5-позиционный и т. Д.

Конфигурация многодиапазонного вольтметра прямого действия

В этой конфигурации вольтметра каждый резистор умножения, R _S многодиапазонного вольтметра, как и прежде, соединен последовательно с измерителем, чтобы получить желаемый диапазон напряжений. Итак, если мы предположим, что наш измеритель FSD на 50 мВ, указанный выше, требуется для измерения следующих диапазонов напряжения 10 В, 50 В, 100 В, 250 В и 500 В, то требуемые последовательные резисторы рассчитываются так же, как и раньше:

Обеспечение прямой многодиапазонной цепи вольтметра:

Хотя эта конфигурация прямого вольтметра очень хорошо работает для считывания нашего диапазона напряжений, значения резистора умножителя, необходимые для получения правильного FSD измерителя для расчетных диапазонов, могут давать значения сопротивления, которые не являются стандартными предпочтительными значениями, или требовать, чтобы резисторы были припаяны. вместе, чтобы получить точное значение.Наши расчетные значения от 99,5 кОм до 4,9995 МОм не являются общими значениями резисторов, поэтому нам нужно найти вариант вышеупомянутой конструкции вольтметра, который будет использовать более распространенные значения резисторов.

Конфигурация многодиапазонного вольтметра косвенного действия

Более практичной конструкцией является конфигурация вольтметра непрямого действия, в которой одно или несколько последовательных сопротивлений соединены вместе в последовательную цепочку с измерителем для получения желаемого диапазона напряжений. Преимущество здесь в том, что мы можем использовать стандартные предпочтительные значения для резисторов умножителя.Итак, если мы снова возьмем наш измеритель FSD на 50 мВ и диапазоны напряжений 10 В, 50 В, 100 В, 250 В и 500 В, то требуемые последовательные резисторы умножителя будут рассчитаны как:

Давая цепь вольтметра непрямого действия многодиапазонного типа:

Тогда мы можем видеть с помощью этой непрямой 5-диапазонной конфигурации вольтметра, чем выше измеряемое напряжение, тем больше резисторов умножителя выбирается переключателем. Общее сопротивление, подключенное последовательно с измерителем PMMC, будет суммой сопротивлений, так как R _ИТОГО = R _S1 + R _S2 + R _S3 … и т. Д.Очевидно, что в то время как две схемы, прямая и косвенная конфигурация вольтметра могут считывать одни и те же уровни напряжения, использование стандартных и предпочтительных значений резисторов 400 кОм, 500 кОм, 1M5Ω и 2M5Ω делает косвенный метод более простым и дешевым в изготовлении.

Очевидно, что выбор номиналов резистора в конечном итоге будет зависеть от полной шкалы используемого гальванометра и уровней напряжения, которые необходимо измерить. В любом случае простой многодиапазонный аналоговый вольтметр постоянного тока может быть построен путем подключения резисторов умножителя более высокого уровня и переключателя.Большинство цифровых мультиметров в наши дни имеют автоматический выбор диапазона.

Последний момент, на который следует обратить внимание при создании вольтметра постоянного тока, заключается в том, что идеальный вольтметр не будет влиять на измеряемую часть цепи или компонент, поскольку он будет иметь бесконечное эквивалентное сопротивление. Однако на практике при измерении напряжений подключение вольтметра к цепи, особенно цепи с высоким сопротивлением, может снизить эффективное сопротивление цепи и, следовательно, имеет эффект уменьшения напряжения, измеряемого между двумя точками.

Чтобы минимизировать этот эффект нагрузки, следует использовать измеритель с высокой чувствительностью, то есть его полное отклонение достигается с меньшим отклоняющим током, чтобы сопротивление умножителя, используемое для вольтметра, могло быть как можно большим для уменьшения тока. который проходит через измеритель PMMC. Чувствительность вольтметра измеряется в Ом / Вольт (Ом / В).

Можете ли вы доверять своему вольтметру?

---

Иногда мне интересно, какому из моих портативных цифровых вольтметров я могу доверять – B&K, Fluke или Amprobe.Обычно они довольно близки, но меня беспокоит то, что я не знаю, правы ли они на носу.

Конечно, я просто разборчив, потому что мне редко требуется точность, превышающая три или четыре цифры, но было бы неплохо узнать ответ. К счастью, в наши дни существует ряд очень точных схем опорного напряжения, которые вы можете построить или купить за несколько долларов. Готовый к использованию блок производства Agilent показан на рис. , рис. 1 .

РИСУНОК 1. Этот модуль опорного напряжения за 20 долларов переключается между 2,500, 5,000, 7,500 и 10,00 вольт и имеет встроенную перезаряжаемую батарею USB.

---

Он выдает 2.500, 5.000, 7.500 и 10.00 вольт и стоит менее 20 долларов на eBay. Фактическое точно измеренное напряжение записано на боковой этикетке и соответствует шести цифрам. Ее сердцем является ИС опорного напряжения Analog Devices AD584 с лазерной подстройкой.

СТРОЙ СОБСТВЕННЫЙ

Или… вы можете создать свой собственный эталон из частей, хранящихся в вашем ящике для мусора. На рисунках 2 и 3 показан простой макет, который я сделал примерно за час, и его схема. Единственный компонент, который у меня не было под рукой, был AD584.

РИСУНОК 2. В моем самодельном макете используется DIP AD584 с лазерной обрезкой; Выход 2.500 В с точностью до 1 мВ.

---

РИСУНОК 3. На схеме самодельной макетной платы могут использоваться две версии AD584, в зависимости от желаемой точности.

---

Существует два класса AD584 для любителей – J и K, которые определяют точность выходных сигналов.J составляет +30 мВ, а K составляет +10 мВ для их выходных напряжений 10,00 В. ИС на макетной плате – это версия K, и в спецификации указана максимальная погрешность +3,5 мВ для выхода 2,500 В. Как видите, погрешность измерения намного меньше – всего +1,0 мВ. Это одна часть из 2500. Достаточно хорошо для большинства измерений!

Ради интереса я откопал свою старую модель 630NA Triplett VOM с классной зеркальной шкалой с антипараллаксом, чтобы посмотреть, что она прочитает. Я увеличил изображение в , рис. 4, и оценил показание как 2.488 вольт.

РИСУНОК 4. Моя винтажная модель 630 Triplett VOM имеет точность в пределах 1/2% после десятилетий интенсивного использования.

---

В инструкции к измерителю указана точность + 1-1 / 2% от полной шкалы. Итог: Мой Triplett имел точность в пределах 1/2% в диапазоне трех вольт. Не так уж и плохо для метра старше холмов!

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Я не собираюсь обсуждать влияние температуры на какие-либо эталоны напряжения, о которых я расскажу позже в этой статье, потому что это совершенно другая тема.Кроме того, это широко освещается в научных исследованиях. Температура является критически важным параметром для многих типов эталонов, но для любительских ИС влияние довольно незначительно.

Например, выходное напряжение 5.000 В AD584 изменяется только примерно на +1,25 мВ во всем промышленном диапазоне от 0 ° C (32 ° F) до 70 ° C (158 ° F). Если вам интересно, я провел температурные тесты на AD584, и результаты представлены в виде графика на рис. A на боковой панели.

Рисунок A. Температурный график выходного сигнала AD584 IC 5.000V показывает изменение всего на 2,5 мВ от 0 ° C до 70 ° C.

---

ЧЕРНЫЕ КОРОБКИ

Эталоны напряжения (или стандарты) в прошлом были не такими маленькими или недорогими, как современные ИС. Они были в блестящих черных бакелитовых корпусах, которые стоили 40 долларов в долларах 1963 года. По прихоти я купил новый (на самом деле 39-летний), сделанный лабораторией Эппли на eBay, за 50 долларов. Это настоящая красота. См. Рис. 5 для сравнения размеров с современным DIP AD584.

РИСУНОК 5. Стандартный элемент Weston, изготовленный Eppley, был мировым стандартом первичного напряжения на протяжении более 70 лет.

---

В течение почти 80 лет (с 1911 по 1990 год) эти блестящие черные корпуса, называемые элементами Вестона, безраздельно господствовали в качестве мировых эталонов первичного и вторичного напряжения. Внутри корпуса находился простой стеклянный флакон, наполненный химикатами высокой степени чистоты. На рис. 6 показан один из флаконов Н-образной формы с химическими веществами на дне каждой ножки, заполненными жидкостью чуть выше средней точки.

РИСУНОК 6. Внутри стандартной ячейки находился стеклянный сосуд, заполненный химическими веществами, которые генерируют точное и стабильное напряжение.

---

Химические вещества включали сульфаты ртути и кадмия, кадмиево-ртутную амальгаму и электрод из блестящей металлической ртути в нижней правой ноге. Платиновые провода использовались для вывода напряжения. Напряжение было произведено взаимодействием этих химикатов и составляло немногим более одного вольта; 1.0193 +.0002 вольт, если быть точным.

Калибровочные лаборатории компаний по всему миру использовали эти ячейки для калибровки своих вольтметров, чтобы характеристики производимых ими электрических компонентов и оборудования были сопоставимы для всех пользователей. При использовании элементы могли подавать только несколько микроампер (никогда не более 100 мкА). Обычно лабораторный потенциометр, который использовал нулевой ток от ячейки при балансировке, использовался для генерации других точных более высоких напряжений для калибровки обычных вольтметров.

В инструкции по эксплуатации ячейки содержалось интересное предостережение: «Если ячейка закорочена на 30 минут, подождите пять недель, чтобы она восстановилась с точностью до 75 мкВ.Урок: не сокращайте их, иначе придется долго ждать.

ОТСЛЕЖИВАНИЕ НАЦИОНАЛЬНОГО БЮРО СТАНДАРТОВ (NBS)

Хотя ячейки Weston были очень стабильны, их все же нужно было периодически проверять по национальным сверхточным первичным стандартным ячейкам, расположенным в Национальном бюро стандартов (NBS) в Вашингтоне, округ Колумбия. Калибровочные лаборатории и производители элементов периодически отправляли свои элементы в Вашингтон, и NBS выдавало сертификат с указанием их точных измеренных напряжений, соответствующих одному микровольту.Самый стабильный тип клеток – так называемые «насыщенные» клетки – были настолько хрупкими, что их нельзя было наклонять более чем на 45 градусов, и их приходилось переносить вручную до и от NBS.

Производители элементов

(например, Eppley) также будут поддерживать сверхточные эталоны насыщения на своих предприятиях, поэтому отдельные вторичные элементы, которые они продают, можно будет проследить до NBS. На рис. 7 показан слегка помятый сертификат, прилагаемый к моему стандартному элементу Eppley с серийным номером 864673, сертифицированный для шести цифр.Моя вторичная ячейка – это «ненасыщенный» тип, который не чувствителен к опрокидыванию и может быть отправлен обычной почтой.

РИСУНОК 7. Изготовитель предоставил сертификат калибровки вместе с каждой ячейкой сроком на один год.

---

НИЧЕГО НЕ ПРОСТО

Недостаточно просто владеть аккуратной ячейкой. Теперь мне нужен был «хороший» цифровой вольтметр для измерения, а не четырехзначный Fluke. Я хотел точно знать, какое было напряжение, по крайней мере с шестью или более цифрами.Итак, я проверил цену отремонтированного 7-1 / 2-значного HP: 2550 долларов. Глоток! А как насчет eBay? Как насчет старинного 6-1 / 2-значного HP3456A за 99 долларов? Бинго! Проверьте это на Рисунок 8 .

РИСУНОК 8. Спустя 39 лет напряжение, создаваемое этим элементом, упало всего на 0,115 милливольта.

---

Когда пришло, все цифры загорелись. Однако нажатие кнопки «Тест» вызвало ошибку «-4.0000», что вызвало у меня подозрения. Итак, я закоротил входные клеммы, и он отобразил всевозможные случайные цифры, а не 0.000000 Я ожидал.

После нескольких дней разборки, измерения различных напряжений и поиска людей с той же проблемой я нашел ответ. Нехорошо! У более старых вольтметров HP3456A (как и у меня) был недостаток конструкции. Три ПЗУ на плате №4 имели тенденцию терять свою память через несколько лет. Я сказал несколько слов, которые не могу повторить.

После дополнительных исследований я нашел несколько предприимчивых экспериментаторов, которые придумали, как заменить плохие ПЗУ более современными СППЗУ, такими как 2716 или 2732.Это казалось забавным испытанием, пока я не понял, сколько часов потребуется, чтобы вытащить микросхемы, изменить контакты адреса, загрузить файлы и записать новые EPROM. Даже в этом случае он может не сработать, и его все равно придется откалибровать.

Итак… Я уступил и купил еще один HP3456A в магазине обычного тестового оборудования за втрое больше денег, и они откалибровали его в соответствии с исходными характеристиками. Когда он прибыл, я проверил, не были ли заменены ПЗУ. Большой сюрприз! Доска № A4 была полностью переработана HP.Не больше трех ПЗУ, только один большой. Надеюсь, он не умрет, как другие. На рисунках B и C на боковой панели показаны фотографии обновленной платы HP.

Компания HP переработала свой вольтметр HP3456A, заменив три неисправных ПЗУ на одну микросхему памяти большего размера.

РИСУНОК B. Старый HP3456A (серийный № 18467) с тремя несуществующими ПЗУ.

РИСУНОК C. Более новый HP3456A (серийный номер 19178) с переработанной платой и одним ПЗУ.

Последняя глава этой истории лучше начала. Парень, который продал мне оригинальное неработающее устройство, изящно вернул мне мои 99 долларов и сказал мне оставить их как дверной упор. В общем, все сложилось к лучшему.

СЕРЬЕЗНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Сертификат Figure 7 для 39-летней черной красавицы был 1,01928 вольт. Однако было известно, что некоторые элементы Weston с годами теряли небольшое количество напряжения; около 30 мкВ / год: -30 мкВ x 39 лет = -1560 мкВ (1.56 мВ). Немного!

С моим недавно приобретенным и откалиброванным HP3456A в руке Рисунок 8 показал фактические потери, и они были намного меньше: 1,019280V – 1,019165V = 115 мкВ, то есть потеря 0,115 мВ за 39 лет. Удивительный! Возможно, меньшие потери были связаны с новым состоянием ячейки и безопасным хранением на складе все это время. Кто знает?

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Между тем время шло, и появлялись новые технологии, бросающие вызов ячейке Вестона.В данном случае именно джозефсоновский переход оказался в 1000 раз точнее и стабильнее.

В 1962 году аспирант Кембриджского университета по имени Брайан Джозефсон вывел серию уравнений, которые постулировали, что два сверхпроводящих электрода, разделенные тонким слоем изоляции, образуют специальный переход, известный теперь как переход Джозефсона. Если на электроды подавали микроволновый сигнал переменного тока, пары куперовских электронов туннелировали бы через изолятор и создавали крошечное напряжение постоянного тока милливольтного уровня на электродах.Важность заключалась в том, что значение крошечного постоянного напряжения могло быть привязано к частоте микроволнового сигнала. Другими словами, точная частота будет давать точное напряжение каждый раз.

Несколько милливольт не были очень полезным источником калибровки, поэтому разработчики изготовили структуру типа интегральной схемы, которая имела массив из тысяч крошечных переходов, все последовательно соединенных друг с другом. Потребовалось 20 208 крошечных переходов для получения одного вольт и почти 300 000 для получения 10 вольт. На рис. 9 показан вид под микроскопом ранней одно-вольтовой версии.Если вы присмотритесь, вы можете увидеть змеевидный ряд переходов, хотя весь чип был всего около 3/4 дюйма в ширину.

РИСУНОК 9. На этом увеличенном изображении сверхпроводящей решетки джозефсоновских переходов имеется 20 208 крошечных переходов, которые генерируют 1 000 000 вольт. Фотография любезно предоставлена ​​NIST.

---

Рис. 10 представляет собой вид типичной сложной лабораторной установки, использующей несколько цилиндрических дьюаров с жидким гелием (произносится как «дьюары») для охлаждения интегрированных решеток до четырех градусов выше абсолютного нуля и подачи микроволновой энергии на переходы.

РИСУНОК 10. В стандартной установке первичного напряжения используется резервуар с жидким гелием для охлаждения матрицы джозефсоновских переходов внутри него до 40 К. Фото любезно предоставлено NIST.

---

Рисунок 11 – очень упрощенная схема расположения переходов, показывающая поток точного микроволнового сигнала.

РИСУНОК 11. Значение выхода постоянного тока на этой упрощенной диаграмме решетки привязано к частоте входной микроволновой мощности.

---

Типичные частоты около 75 ГГц. Также для простоты не показаны токовые провода смещения, которые определяют рабочую точку массива и полярность выходов постоянного тока.

В настоящее время 10-вольтовые системы стандарта напряжения Джозефсона (JVS) расположены более чем на 70 предприятиях по всему миру, и пока мы говорим, разрабатываются новые, более компактные и программируемые системы. Однако все это развитие произошло не в одночасье. Прошло несколько десятилетий, прежде чем первая практическая система была готова к повседневному использованию, за исключением лабораторных условий, которыми управляют доктора философии.

Если вы хотите узнать еще больше о джозефсоновских переходах, в Интернете есть немало научных статей. Также проверьте Википедию.

Кстати, если у вас есть лишние деньги, вы можете купить программируемый прибор Джозефсона на 10 В под ключ в NIST (Национальный институт стандартов и технологий) по выгодной цене в 220 600 долларов. Или… вы можете построить его в подвале.

МОИ СЧЕТЧИКИ ТОЧНЫ ИЛИ НЕТ?

Наконец, я проверил все вольтметры в моем магазине на 5.00000V IC, как показано на Рисунок 12 .

РИСУНОК 12. Мой цифровой мультиметр Fluke расположен прямо на носу по сравнению с прецизионным источником напряжения.

---

Это было своего рода разочарованием, потому что ВСЕ измерители были прямо на носу, включая некоторые аналоговые измерители панели. Так что теперь у меня нет сомнений в точности любых измерений постоянного напряжения, которые я сделаю в будущем.

Вы можете задаться вопросом, зачем нужно периодически калибровать счетчики, если они всегда кажутся правильными.Ответ прост. В юности я недолго проработал в калибровочной лаборатории крупной аэрокосмической компании и задал супервайзеру тот же вопрос. Он сказал: «Вы можете подумать, что с ними все в порядке, но они могли быть выброшены или вырублены на [производственной] линии. Никогда не узнаешь, пока не проверишь их.

УПАКОВКА

Хотя было бы весело иметь свой собственный сверхточный прибор Джозефсона мирового класса в вашем подвале, доставка жидкого гелия каждый месяц может удивить соседей.

Вместо этого вы можете легко построить или купить идеально хороший источник опорного напряжения IC и спокойно подумать о точности ваших измерителей. По крайней мере, вы будете точно знать, какому счетчику можно доверять. NV

---

Стандарты напряжения Список деталей

ТОВАР	ОПИСАНИЕ	ПОСТАВЩИК
C1, C2	Конденсатор, 0,1 мкФ, 50 В	Digi-Key, P4525-ND
D1	Диод, 1N914	Digi-Key, 1N914BCT-ND
Светодиод	светодиод, красный	Ящик для мусора
R1	Резистор, 20 кОм	Digi-Key, 20KQBK-ND
U1	Регулятор, 15 В, 100 мА, 78L15	Цифровой ключ, MC78L15ACPFS-ND
U2	Опорное напряжение, AD584K	Digi-Key, AD584KNZ-ND
SW1	Переключатель сдвижной, SPDT	Digi-Key, EG1903-N
ТП1-4	Столб для переплета, пара, красно-черный	Jameco 77691 (получите три пары)
Макетная плата	Макетная плата без пайки	Jameco 2155452
Аккумулятор (2)	9В щелочные	Walmart
Держатель (2)	Держатель батареи, 9 В	Digi-Key, BH9VW-ND

---

Вольтметр-амперметр Метод измерения среднего сопротивления

В этой статье мы изучим метод вольтметр-амперметр для измерения сопротивления среды .Как следует из названия метода, в этом методе есть амперметр и вольтметр для измерения сопротивления резистора.

Есть два возможных варианта подключения при измерении сопротивлений среды этим методом. Мы кратко обсудим обе связи. Общим в обоих случаях является то, что нам нужно снимать показания вольтметра и амперметра.

Пусть показания вольтметра и амперметра будут «V» и «I» соответственно. Итак, измеренное сопротивление (R _м ) будет дано по формуле,

Существует разница между измеренным значением и истинным значением резистора.Для достижения истинного значения сопротивления сопротивление амперметра должно стать равным нулю, а сопротивление вольтметра должно стать бесконечным, но это идеальные условия, которых практически невозможно достичь. Следовательно, будет отклонение в измеренном значении и истинном значении, и мы найдем для него процентную ошибку.

вольтметр-амперметрический метод Кейс-1

[Используется при измерении высоких сопротивлений]

Рис.1

В приведенной выше схеме (рис.1), амперметр измеряет истинное значение тока, протекающего через сопротивление, но вольтметр не измеряет истинное значение напряжения на сопротивлении.

Здесь вольтметр показывает сумму напряжения на сопротивлении и амперметре.

Пусть напряжение вольтметра будет V.
Пусть напряжение на амперметре будет представлено как V _a .
Пусть напряжение на сопротивлении будет представлено как В _R .

Тогда получаем,

—————- (1)

Напряжение на сопротивлении (В _R ) равно,

—————- (2)

Теперь пусть R _a будет сопротивлением амперметра.

Следовательно, напряжение на амперметре

Текущее измеренное значение (R _m1 ) сопротивления,

Подставляя значение V из уравнения (1)

Подставляя значение V _R и V _на из уравнения (2) и уравнения (3)

Вынимаем I обыкновенную получаем,

Отмена I , получаем,

Следовательно, истинное значение сопротивления (R),

Вычитая R _m1 , общее из уравнения,

Следовательно, измеренное значение сопротивления выше истинного значения.Из приведенного выше уравнения также ясно, что истинное значение равно измеренному значению, только если сопротивление амперметра равно нулю.

Относительная ошибка,

Из приведенного выше уравнения ясно, что ошибка (E _r ) будет иметь небольшое значение, если значение измерительного сопротивления (R) будет большим по сравнению с внутренним сопротивлением амперметра.

Следовательно, эту схему следует использовать при измерении высоких сопротивлений.

вольтметр-амперметрический метод Кейс-2

[Используется при измерении низких сопротивлений]

Инжир.2

В этой схеме (рис. 2) вольтметр измеряет истинное значение напряжения на измеряемом сопротивлении, но амперметр не измеряет истинное значение тока, протекающего через сопротивление.

Ток через амперметр – это сумма тока через вольтметр и сопротивления.

Пусть ток через амперметр равен I.
Пусть ток через вольтметр представлен как I _V .
Пусть ток через сопротивление будет представлен как I _R .

Тогда получаем,

——————– (4)

Ток через сопротивление (I _R ) определяется выражением,

——————– (5)

Пусть теперь сопротивление вольтметра R _v .

Следовательно, ток через вольтметр,

——————— (6)

Текущее измеренное значение (R _м2 ) сопротивления,

Подставляя значение I из уравнения (4)

Подставляя значение I _R и I _V из уравнений (5) и уравнения (6)

Вынимая В общий получаем,

Отменяя V , получаем, упорядочивая значения, которые мы получаем,

Следовательно, истинное значение сопротивления (R),

Вычитая R _м2 обычное из уравнения,

Следовательно, истинное значение сопротивления будет равно измеренному значению только в том случае, если значение сопротивления вольтметра (R _V ) бесконечно.

Теперь, если предположить, что значение сопротивления вольтметра (R _V ) велико по сравнению с измеряемым сопротивлением R, тогда R _V >>> R _m2

Следовательно,

мало

Мы знаем,

Таким образом, измеренное значение сопротивления меньше истинного значения.

относительная ошибка,

Стоимость _{р. За} р. Примерно равна

р.

Следовательно,

Из приведенного выше уравнения можно увидеть, что относительная погрешность будет низкой, если измеряемое сопротивление очень мало по сравнению с внутренним сопротивлением вольтметра (R _V ).

Следовательно, эту схему следует использовать, когда измеряемые значения сопротивлений низкие.

Примечание:

1. Метод вольтметра-амперметра для случаев 1 и 2 является простым методом, но не является точным. Погрешность значения сопротивления зависит от точности амперметра и вольтметра.