1.3. Засоби вимірювань електричних величин та їх основні характеристики Класифікація засобів вимірювань

Залежно від функціонального призначення і конструктивного виконання розрізняють наступні види засобів вимірювань:

1. заходи, призначені для відтворення фізичної величини заданого розміру (однозначні заходи) або ряду розмірів (багатозначні заходи). Як приклади однозначних заходів можна назвати гирю (міра маси), косинець (міра прямого кута), плоскопаралельну кінцеву міру довжини. До багатозначних заходів слід віднести вимірювальну лінійку, транспортир, вимірювальну судину, а також ступінчастий шаблон, кутову кінцеву міру з декількома робочими кутами;

2. вимірювальні перетворювачі, призначені для перетворення сигналу вимірювальної інформації і видачі його в будь-якій формі, зручній для подальшого перетворення, передачі і зберігання, але непіддатливою безпосередньому сприйняттю оператором. Приклади вимірювальних перетворювач—термопара, пружина динамометра, мікрометрична пара гвинт-гайка;

3. вимірювальні прилади, призначені для отримання вимірювальної інформації від вимірюваної фізичної величини, перетворення її і видачі у формі, що піддається безпосередньому сприйняттю оператором. Прилад включає один або декілька вимірювальних перетворювачів і приєднаний до них пристрій відображення вимірювальної інформації типу шкала-покажчик, покажчик-диаграмний папір (показуючі або записуючі аналогові прилади), або типу числового табло, цифродрукуючого пристрою («цифрові» або дискретні прилади);

4. індикатори—особливий вид засобів вимірювань у вигляді технічного пристрою або речовини, призначеної для встановлення наявності якої-небудь фізичної величини або визначення її порогового значення (індикатор фазового дроту електропроводки, індикатор контакту вимірювального наконечника приладу лінійних вимірювань з поверхнею деталі, лакмусовий папір, "індикатор пожежі в приміщенні", індикатори охоронної сигналізації). В деяких випадках як індикатори можуть використовуватися вимірювальні прилади (омметр при перевірці обриву в електричному ланцюзі, часи-будильник, граничний вимірювальний перетворювач електроконтакта з візуальною або звуковою сигналізацією, званий іноді «реле геометричних розмірів»).

Основні і допоміжні засоби вимірювань і додаткові пристрої можуть бути об'єднані у вимірювальні установки або вимірювальні системи.

Класифікація вимірювальних приладів по узагальнених ознаках. Позначення приладів

Електронні вимірювальні прилади і заходи електричних величин для них згідно ГОСТ 15094-69 розділені по характеру вимірювань і виду вимірюваних фізичних величин на підгрупи, що позначаються прописними буквами російського алфавіту. Наприклад, приладам для вимірювання напруги привласнена буква В, приладам для вимірювання частоти – буква Ч і т.д.

Прилади, що входять підгрупу, діляться на види відповідно виконуваній функції. Видам привласнюється буквено-цифрове позначення, що складається з букви підгрупи і номера вигляду. Так наприклад, вигляд «Вольтметри змінного струму» позначається В3, вигляд «вольтметри імпульсного струму» - В4 і т.д. Повне найменування приладу визначається найменуванням вигляду, до якого прилад відноситься.

По сукупності технічних характеристик і черговості розробок прилади кожного виду розділяються на типи, яким відповідає порядковий номер моделі. Таким чином, усередині вигляду прилади розрізняють по номеру моделі.

Позначення приладу складається з позначення виду номера моделі, причому перед останнім ставиться дефіс.

Прописна буква російського алфавіту, що стоїть після номера моделі, указує на те, що прилад модернізувався. Порядковий номер букви в алфавіті відповідає числу модернізацій. Буква Т свідчить про те, що прилад призначений для експлуатації в умовах тропічного клімату. При модернізації таких приладів буква Т ставиться після букви модернізації.

Ще один додатковий елемент позначення введений, щоб відрізняти конструктивного виконання приладів з однаковими електричними характеристиками. У подібних випадках після номера моделі через дріб ставиться цифра, що відзначає порядковий номер конструктивної модифікації.

Позначення багатофункціонального (комбінованого) приладу, що вимірює декілька параметрів, складається з позначення вигляду, до якого прилад відноситься по основній виконуваній функції. До буквеного позначення виду таких приладів додають букву До, якщо в даній підгрупі відсутній вигляд «універсальні».

Блоки приладів входять в підгрупу Я. Их позначення складається з позначення вигляду, до якого відноситься блок підгрупи Я, з додаванням індексу підгрупи по виконуваній функції.

Класи точності і нормування погрішності засобів вимірювань

Дуже важливою характеристикою приладу (засоби вимірювання) є його клас точності. Класом точності засобу вимірювання називають узагальнену характеристику засобу вимірювань, визначувану межами основних і додаткових похибок (а також іншими властивостями засобів вимірювань, що впливають на точність), що припускаються, значення яких встановлюються в стандартах на окремі види засобів вимірювань.

Слід підкреслити, що клас точність приладу характеризує його властивості відносно точності, але не є безпосереднім показником точності вимірювань, що проводяться за допомогою цього приладу.

Межа основної похибки, що припускається, – це найбільша основна погрішність засобу вимірювань, при якій засіб вимірювань по технічних вимогах може бути допущений до застосування.

Межа основної абсолютної похибки вимірювального приладу, що припускається, може бути виражена:

1. – одним значенням:

,

де - межа абсолютної похибки приладу, що припускається;

- постійна величина.

Це відноситься до приладів, у яких переважає аддитивна складова погрішності;

2. – залежністю межі похибки, що припускається, від свідчення приладу А_n, представленою двочленною формулою:

,

де b – постійна величина.

Така формула застосовується для приладів, у яких аддитивна і мультиплікативна погрішності співвимірювані.

Межа основної відносної похибки, що припускається, від вимірювального приладу в загальному вигляді (у відсотках від свідчення А_n приладу):

(1)

відповідно до цього виразу можливі два способи виразу погрішності :

1. коли а=0, то і тоді після підстановки в (1) отримаємо . Позначивши 100b=h, отримаємо:

2. коли а ≠0, тобто , то

.

Позначимо 100а=d|A_к|, де A_к – кінцеве значення шкали (встановленої межі вимірювань). Тоді:

(2)

Якщо позначити h+d=c, то отримаємо кінцевий вираз межі основної відносної похибки вимірювального приладу, що припускається:

(3)

Межа основної відносної похибки, що припускається, згідно ГОСТ можна виразити і в логарифмічних одиницях – децибелах:

,

де H=10 при вимірюванні потужності, енергії і інших енергетичних величин; Н=20 при вимірюванні напруги, сили струму, напруженості поля і т.д.

- межа похибки, що припускається, у відносних одиницях.

Межа основної приведеної похибки вимірювального приладу, що припускається, представлена у відсотках від нормуючого значення L:

.

З викладеного видно, що при вимірюваннях за допомогою приладів, межа відносної похибки яких, що припускається, визначається (2) і (3), можливе значення відносної погрішності свідчення приладу тим менше, чим ближче за свідчення А_n до кінцевого значення шкали (встановленої межі вимірювань). Найменше значення погрішності – коли А_n=А_к. При роботі на початковій ділянці шкали відносна погрішність свідчення може вийти великою. Тому слід вибирати вимірювальний прилад з таким кінцевим значенням шкали (так встановити межу вимірювань), щоб звіт знаходився в останній частині шкали, ближче до відмітки А_к.

У багатьох цифрових вимірювальних приладів необхідна межа вимірювань встановлюється автоматично.