- •Саратовский государственный технический университет
- •1. Основные теоретические положения
- •1.1. Общие сведения об измерении силы тока и напряжения
- •1.2. Особенности измерений постоянных токов и напряжений
- •1.3. Основные типы приборов, применяемых для измерения силы тока и напряжения
- •Электромеханические приборы для измерения силы тока и напряжения
- •Электронные аналоговые вольтметры
- •Цифровые вольтметры
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.1. Снятие характеристики преобразования аналогово-цифрового преобразователя при измерении постоянного напряжения
- •3.2. Оценка погрешности, вносимой делителем напряжения
- •3.3. Оценка шунтирующего влияния вольтметра на измеряемую цепь
- •3.4. Снятие характеристики преобразования ацп при измерении постоянного тока
- •3.5. Оценка погрешности, вносимой шунтами
- •4. Содержание отчета по лабораторной работе
- •5. Контрольные вопросы
- •Литература
1.2. Особенности измерений постоянных токов и напряжений
Наивысшая точность измерений постоянных токов и напряжений определяется точностью государственных первичных эталонов единицы силы постоянного электрического тока и единицы электродвижущей силы, которые обеспечивают воспроизведение соответствующей единицы со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 410-6 для силы постоянного тока и 510-8 для ЭДС при не исключенной систематической погрешности, не превышающей соответственно 810-6 и 110-6 [2]. Из рабочих средств измерений постоянных токов и напряжений наименьшую погрешность измерений дают компенсаторы постоянного тока. Так, известны компенсаторы (потенциометры) класса точности 0,0005, позволяющие измерять постоянные ЭДС и напряжения в диапазоне от 10 нВ до 2,12 В. Постоянные токи измеряют с помощью компенсаторов косвенно с использованием измерительных катушек электрического сопротивления. При использовании катушек электрического сопротивления класса точности 0,002 и компенсаторов, указанных ранее, можно измерять силу тока с погрешностью не более 0,0025%.
Компенсаторы используются при точных измерениях постоянных токов, ЭДС и напряжений, а также для поверки менее точных средств измерений.
В настоящее время наиболее распространенными средствами измерений постоянных токов и напряжений являются амперметры (микро-, милли-, килоамперметры) и вольтметры (микро-, милли-, киловольтметры), а также универсальные и комбинированные приборы (например, микровольтнаноамперметры, нановольтамперметры и т. п.).
Для измерений достаточно малых постоянных токов и напряжений применяют электрометры и фотогальванометрические приборы, примером которых могут служить цифровые универсальные микровольтметры-электрометры с диапазоном измерений постоянного тока 10-17...10-13 А и с диапазоном измерений тока 10-15...10-7 А и фотогальванометрические нановольтамперметры, имеющие наименьший диапазон измерений постоянных токов 0,5...0...0,5 нА и постоянных напряжений 50...0...50 нВ. При измерении малых и средних значений постоянных токов и напряжений наибольшее распространение получили цифровые и магнитоэлектрические приборы. Измерения больших постоянных токов осуществляется, как правило, магнитоэлектрическими килоамперметрами с использованием наружных шунтов, а больших токов – с использованием трансформаторов постоянного тока. Для измерений больших постоянных напряжений используются магнитоэлектрические и электростатические киловольтметры. Измерения постоянных токов и напряжений можно выполнять и другими приборами. Необходимо также отметить, что электродинамические амперметры и вольтметры, наряду с цифровыми и магнитоэлектрическими приборами высоких классов точности, чаще всего применяют в качестве образцовых приборов при поверке средств измерений более низкого класса точности.
1.3. Основные типы приборов, применяемых для измерения силы тока и напряжения
Силу тока и напряжение измеряют приборами непосредственной оценки или приборами, использующими метод сравнения (компенсаторами). По структурному построению всевозможные приборы, измеряющие силу тока и напряжение, условно можно разделить на три основных типа:
1) электромеханические;
2) электронные аналоговые;
3) цифровые.