14. Наведіть ідею, зміст, рівняння перетворення, основні похибки вимірювання методом ноніуса.

Всі види вимірювань базуються на прямих вимірюваннях. Розглянемо основні методи прямих вимірювань. Зазначимо, що методом вимірювання називається сукупність прийомів застосування ЗВТ та обробки експериментальних даних з метою отримання результату вимірювання.

. Метод ноніуса полягає у використанні двох та більше багатозначних мірил з різним відтворюваним розміром ФВ. Метод застосовують у випадках, коли ступінь міри більше допустимої похибки вимірювання. Цей метод широко використовують для вимірювання малих лінійних розмірів та часових інтервалів. Його суть ілюструє рис.3.1. Мірила 1 та 2 мають близькі розміри відтворюваних значень ФВ - . Ці значення пов’язані між собою співвідношенням , де .

Рис.1.

Вимірюваний інтервал lx визначається за номером “n” позначок мірил, що співпали. Рівняння перетворення методу . (1)

Якщо покласти а=0,1, то

, (2)

тобто вимірюється з кроком значно меншим за ступінь мірил. Значний вплив на точність вимірювання має пристрій порівняння, який визначає номер найбільш “близьких” позначок двох шкал. Якщо пристрій порівняння має високу розрізнювальну здатність, то отриману різницю між співпавшими позначками шкал можна ще раз піддати вимірюванню методом ноніуса з мірилами, які відрізнятимуться на величину а₁ а, наприклад на а₁= 0.01. В цьому випадку отримаємо метод подвійного ноніуса.

Отже метод ноніуса дозволяє підвищити точність вимірювань без значного зменшення розміру мірила.

15.Наведіть схему, принцип дії, рівняння вимірювання, порядок вимірювань напруги компенсатором постійного струму.

Компенсаторами (або потенціометрами) називають прилади для вимірювання електрорушійних сил, напруг чи функціонально пов’язаних з ними величин, і які реалізують метод врівноваження. Існують компенсатори постійного і змінного струмів. Схему найпростішого компенсатора постійного струму зображено на рис.1. Ідея метода полягає у тому, що невідома напруга порівнюється з падінням напруги на резисторі R_k. Сила робочого струму регулюється резистором R_р і контролюється міліамперметром mА. Вимірювальна напруга врівноважується рівним за величиною та протилежним по знаку значенням напруги компенсації _. Момент досягнення рівноваги фіксується гальванометром G, а величина регулюється резистором R_k. При досягненні рівноваги U_х=U_k , отже

Рис.1.

. (1) Окремо слід відзначати, що схема не споживає струм з вимірювального ланцюга, оскільки сумарне падіння напруги в контурі “Ux - гальванометр – резистор ” дорівнює 0.

Гальванометр - це високочутливий магнітоелектричний прилад, який призначено для вимірювання надто малих струмів, напруг та кількості заряду. Найчастіше гальванометри застосовують як індикатори нуля. Висока чутливість гальванометрів забезпечується тим, що:

1. рухома частина гальванометра закріплюється на підвісі з тонкої пружинної стрічки, яка одночасно створює протидіючий момент і слугує одним струмопроводом;

2. другий струмопровід виконано з безмоментної срібної фольги;

3. рамка гальванометра виконана безкаркасною для зменшення моменту інерції рухомої частини;

4. пристрій заспокоєння відсутній.

В гальванометрах як правило застосовують оптичний пристрій відліку, який складається з люстерка, яке кріплять на рухомій частині, джерел світла з вузьким променем та шкали з міліметровими рисками. Люстерком, що обертається разом з рухомою частиною (рамкою зі струмом) промінь відбивається на шкалу і зміщується вздовж останньої.

З рівняння вимірювання компенсатора (1) витікає, що результат вимірювання залежить від - напруги допоміжного джерела._. Тому в практичних схемах компенсаторів для підвищення точності вимірювання застосовують високостабільні джерела напруги – нормальні елементи, а струм визначають не амперметром, а також компенсатором.

Нижче на рис.2 розглянуто схему з вимірюванням робочого струму.компенсаційним методом Робота компенсатора виконується в 2 етапи. На першому (перемикач SW в лівому положенні) за допомогою R_p встановлюється робочий струм І

. (2)На цьому етапі значенню Е_н.е. протиставляють падіння напруги на резисторі навантаження R_н. У врівноваженому режимі .

Рис.2.

На другому етапі (перемикач SW в правому положенні) значення вимірювальної напруги врівноважують падінням напруги на частині Rк зразкового каліброваного резистору Rк . (3) Отже в рівнянні вимірювання відсутнє значення джерела напруги. Для більшої зручності, як правило, обирають =10-n, наприклад = 0,0001.

За допомогою компенсаторів можна вимірювати е.р.с. та напруги з дуже високою точністю – до 0,00050,5% в діапазоні U_х<2,5 В. Це зумовлено тим, що резистори R_н та R_р, а також нормальний елемент Е_н можуть мати похибки, які не перевищують 0,001 %.

В наведеній схемі процес вимірювання не автоматизовано, що ускладнює процедуру вимірювання та подовжує час вимірювання. Цей недолік усунуто в наступній схемі автоматичного компенсатора рис.3, в якій реалізовано слідкуючий режим роботи. Автоматичний режим дозволяє значно зменшити час, необхідний для виконання операції компенсації.

Рис.3.

Напруга U_х компенсується напругою U_аб, яка формується між точками а, б схеми. Якщо компенсація не відбулась, то напруга U_х – U_аб після перетворення та підсилення діє на реверсивний двигун. Останній пов’язаний механічно з рухомим контактом реохорда (змінного резистора ) та реєструючим пристроєм. Необхідний робочий струм задається резистором .

Похибка вимірювання автоматичних компенсаторів не перевищує 0,5%, поріг чутливості - долей мілівольта.