3. Определение погрешности измерения, проведенного с помощью электрического прибора

Погрешности электроизмерительных приборов подразделяются на основные и дополнительные. Основные погрешности характеризуют качество самого прибора, дополнительные погрешности обусловлены отклонением условий эксплуатации от нормальных. Отношение γ наибольшего значения основной абсолютной погрешности Δa к верхнему пределу измерения a_max прибора определяет качество самого прибора. Это отношение называется приведенной погрешностью. Приведенную погрешность обычно выражают в процентах, и по значению приведенной погрешности все приборы подразделяются на 8 классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5: 4,0. Приборы, имеющие приведенную погрешность более 4 %, считаются внеклассными (это щитовые и учебные приборы). Цифровые электроизмерительные приборы имеют, как правило, класс точности 0,1.

Таким образом, абсолютная погрешность измерения величины a с помощью электроизмерительного прибора определяется по формуле

4. Принцип действия некоторых электроизмерительных приборов Измерительный механизм магнитоэлектрической системы

Измерительный механизм магнитоэлектрической системы состоит из подвижной и неподвижной частей. Неподвижная часть измерительного механизма включает сильный постоянный магнит, сделанный из магнитотвердой стали, стальные пластины с полюсными наконечниками (N, S на рис. 1) и стальной цилиндр Ц. В воздушном зазоре между цилиндром и полюсными наконечниками образуется радиальное магнитное поле с постоянным значением магнитной индукции в пределах полюсных наконечников. Подвижная часть состоит из алюминиевого каркаса с намотанной на нем катушкой К из медной или алюминиевой проволоки. Каркас с обмоткой называется рамкой. На рамку наклеивают полуоси-керны, с помощью которых она и устанавливается в подпятниках. С одной из полуосей связывается стрелка прибора. Спиральные пружины, которые создают противодействующий момент, обеспечивают также соединение рамки с зажимами прибора.

Пружины обычно рассчитаны на ток 50 мА, и прохождение больших токов по пружинам связано с их перегревом и потерей упругости, что ведет к нарушению градуировки прибора. Каркас рамки является частью магнитоиндукционного успокоителя.

Рис. 1

Принцип действия измерительного механизма основан на взаимодействии тока и магнитного поля постоянного магнита. При протекании тока I через рамку на две ее стороны длиной l, находящиеся в магнитном поле индукции B, действуют силы Ампера

F = IlBN.

Здесь N число витков в рамке.

Эти силы создают вращающий момент, пропорциональный силе тока I в рамке:

где b – ширина рамки.

В состоянии равновесия вращающий момент уравновешен противодействующим моментом пружины, пропорциональным углу φ отклонения стрелки прибора:

Отсюда угол поворота рамки пропорционален силе тока:

Таким образом, прибор данной системы имеет равномерную шкалу.

Сила тока в рамке пропорциональна напряжению на ней. Следовательно, отклонение подвижной части пропорционально напряжению, и данный прибор можно использовать не только для измерения токов, но и для измерения напряжений.

Для расширения пределов измерения приборов внутри них устанавливаются шунты или дополнительные сопротивления в зависимости от назначения прибора.

К положительным свойствам магнитоэлектрических приборов следует отнести:

1) большой диапазон измеряемых величин: тока (10^-6 – 100 А), напряжения (10^-3 – 10² В и выше); 2) большую точность измерений (до 0,1 %); 3) высокую чувствительность (до 5 дел/мкА); малую подверженность влиянию внешних магнитных полей; 5) незначительное влияние температуры на показания прибора; 6) малую мощность потерь при полном отклонении; 7) равномерность шкалы; 8) хорошее успокоение подвижной системы.

Из отрицательных свойств магнитоэлектрической системы можно выделить: пригодность для работы только в цепях постоянного тока; чувствительность к перегрузкам; сравнительно высокую стоимость.