46. Электрические измерения

Объектом электрических измерений являются электрические и магнитные явления (ток, напряжение, мощность, энергия, магнитный поток). Электроизмерительные устройства широко применяются и для измерения неэлектрических величин (температура, давление), которые для этой цели преобразуются в пропорциональные и электрические величины. Такие методы измерений известны под общим названием: электрические измерения неэлектрических величин. Измерение любой физической величины заключается в ее сравнении с принятым за единицу значением соответствующей физической величины, называемом мерой. Такое сравнение возможно при наличии либо прибора сравнения, либо прибора непосредственного отсчета, называемого показывающим прибором. В последнем случае измеряемая величина определяется по шкале прибора, для градуировки которой необходима мера. В зависимости от того как получаются результаты измерения различают: прямые, косвенные, совокупные. Если результаты измерения непосредственно дает искомое значение исследуемой величины, то такое измерение принадлежит к числу прямых, например, для измерения тока амперметра. Если измеряемую величину приходится определять на основании прямых измерений другой величины, с которыми измеряемая величина связана определенной зависимостью, то измерение относится к косвенным. Например, измерение сопротивления элементов электрической цепи при измерении напряжения вольтметром, а тока амперметром. В ряде случаев конечный результат измерения выводится из результатов нескольких групп прямых или косвенных измерений отдельных величин, от которых зависит исследуемая величина, такие измерения называют совокупными. Например, к ним относится определение температурного коэффициента электрического сопротивления на основании измерения сопротивления материала при различных температурах.

Погрешности измерения и классы точности

Точность измерения характеризуется его возможными погрешностями. Эти погрешности при каждом конкретном измерении не должны превышать некоторого определенного значения. В зависимости от способа числового выражения различают погрешности: абсолютные, относительные, приведенные. Абсолютная – разность между измеренным и действительным значение измеряемой величины: ΔА=А_изм-А. Чтобы определить действительное значение величины, нужно к измеренному значению прибавить поправку, то есть абсолютную погрешность взять с обратным знаком. Точность измерения оценивается не абсолютной, а относительной погрешностью: выраженное в % отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины: γ₀=100%ΔА/А. Так как разница между действительным и измеренным значениями относительно мала, то практически в большинстве случаев можно считать, что относительная погрешность: γ₀=ΔА/А. Для оценки точности измерительных приборов служит их приведенная погрешность. Так называется выражение в % отношение абсолютной погрешности показания к номинальному значению, соответствующему наибольшему показанию прибора: γ_пр=100%ΔА/А_ном. Погрешность прибора обусловлена недостатками самого прибора и внешним влиянием. Приведенная погрешность, зависящая лишь от самого прибора называется основной погрешностью. Допускаемая основная погрешность электроизмерительных приборов определяет его класс точности. Обозначению класса точности служит допускаемая основная погрешность приборов, принадлежащих к этому классу: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Принадлежность прибора к определенному классу точности указывает, что основная погрешность прибора на всех условиях шкалы не превышает значения, определенного классом точности этого прибора. Например у прибора класса точности 1 допускаемая основная погрешность 1%. Отклонение внешних условий от нормальных вызывает дополнительные погрешности. Для правильного применения электроизмерительных приборов важны его технические особенности, которые указываются на шкале прибора условными обозначениями. Например:

- измерительная цепь изолирована от корпуса и испытывает напряжение 2 кВ;

- вертикальное положение шкалы;

– наклонное положение шкалы под определенным углом к горизонту;

- ориентировка прибора в магнитном поле Земли.