Прикладные вопросы электрических измерений. Учебное пособие
.pdfсовпадающим с пределом допускаемой приведенной погрешности. Если н– длина шкалы, то класс 1,5 означает, что γ=1,5% от длины шкалы.
Отрицательное влияние аддитивной составляющей погрешности заключается в том, что она не позволяет использовать одно и то же СИ для измерения как больших, так и малых величин. Поэтому на начальной части шкалы СИ измерения, как правило, недопустимы.
1.5. Выбор электроизмерительных приборовпоихклассу точности
Класс точности определяет способность прибора «улавливать» флуктуации измеряемой величины. К таким флуктуациям относят технологический разброс параметров технических изделий, т.е. неповторимость параметров отдельных изделий одного вида, вследствие несовершенства их технологии изготовления.
Флуктуации измеряемой величины и погрешность отдельного прибора носят случайный характер и между собой не коррелированны (не взаимосвязаны). Поэтому отклонение Хи получаемого результата измерения от ожидаемого уровня измеряемой величины (например от заданного параметра конкретного изделия) будет определяться согласно теории случайных величин,
геометрическим суммированием флуктуации Хф
31
измеряемой величины и погрешности ХП используемого прибора:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х |
и |
= |
Х 2 |
+ |
Х 2 . |
|
|
|
|
|
ф |
|
П |
|
||
Точность |
«улавливания» |
флуктуации |
Хф |
|||||
измеряемой величины повышается с уменьшением
погрешности ХП прибора. Однако следует иметь ввиду,
что приборы с меньшей погрешностью имеют более высокую стоимость. Поэтому выбор приборов с меньшей погрешностью целесообразен до тех пор, пока
уменьшение погрешности |
ХП |
оказывает существенное |
||||||
влияние |
на величину |
Хи . |
Отмеченное обстоятельство |
|||||
иллюстрируется |
графиком |
(рис. |
1.5) |
зависимости |
||||
Хи = f ( |
X П ), представленной в виде |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хи |
= |
1+ |
ХП |
, |
|
|
|
|
Хф |
Хф |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
составляющие |
Хи |
и ХП |
выражены |
||||
относительно |
флуктуации |
|
Хф , |
которая является |
||||
независимой величиной. Из графика видно, что в зоне
ХП |
= 0,3 ÷ 0,5 отношение |
Хи |
практически не |
Х |
Х |
||
|
ф |
|
ф |
изменяется. Следовательно, при выборе прибора по классу точности целесообразно использовать условие
Х |
|
= |
Хдопуска |
. |
(1.4) |
|
прибора |
3 ÷ 5 |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
32 |
|
|
|
||
X И
XФ
X П
XФ
33
1.6.Примеры определения характеристик электроизмерительных приборов
, кА, мА, μА
V , кV , мV
W , кW , МW
Hz, кHz, MHz
Ω, кΩ, МΩ
34
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
±1,0% |
|
|
|
X max |
||||||
1,0 |
|
|
±1,0% |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,5 |
|
|
± 0,5% |
|
|
|
Хизм |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X max |
|
|
|
0,2 0,05 |
± |
|
0,2 |
+ 0,05 |
|
−1 |
,% |
Хизм |
|||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X изм |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6% |
|
± 6% |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 1. По условным обозначениям (см. табл. 1.2) определить характеристики прибора М 265М (рис. 1.6). Верхний предел измерения прибора 500 мкА.
Решение
1. Прибор предназначен для измерения постоянного тока, измерительный механизм магнитоэлектрической системы. Класс точности 1,5. Рабочее положение вертикальное. Измерительный механизм изолирован от корпуса прибора и испытан напряжением 2 кВ.
35
Рис. 1.6. Прибор М265М
2. Шкала прибора равномерная, диапазон показаний совпадает с диапазоном измерений, число делений шкалы
25.
3. Чувствительность прибора к изменению
измеряемого тока 0,05делмкА, цена деления шкалы
20мкАдел.
4.Цифра класса точности не имеет дополнительных обозначений, следовательно, основная погрешность
36
прибора не превышает ± 1,5% от верхнего предела измерения 500 мкА.
Пример 2. По условным обозначениям (см. табл. 1.2) определить характеристики прибора Ц43101 (рис. 1.7).
Решение
1.Прибор предназначен для измерения тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока, а также сопротивления и емкости участков цепи. Измерительный механизм магнитоэлектрической системы, для измерений на переменном токе он дополняется внутренним полупроводниковым выпрямителем. Класс точности на постоянном токе 1,5, на переменном токе 2,5, при измерении сопротивления и емкости – 2,5. рабочее положение – горизонтальное. Измерительный механизм изолирован от корпуса прибора и испытан напряжением 3 кВ.
2.Прибор имеет 4 клеммы для подключения измеряемых величин. Клемма «*» - общая для всех величин и пределов измерения,за исключением сопротивления (в килоОмах) и емкости. Клемма «10А,*nF» - положительный зажим для измерения тока в амперах, зажим для измерения емкости. Клемма «+kΩ,nF»
-зажим для измерения сопротивлений в килоОмах и емкости. «V, mA, Ω, -kΩ» - положительный зажим для измерения напряжения, тока в миллиамперах, сопротивления и второй зажим для измерения сопротивления в килоОмах.
37
3.Пределы измерения прибора устанавливаются при помощи переключателей со следующими обозначениями: по постоянному и переменному току от 0,05 мА до 10 А; по напряжению – от 0,075 до 1000 В. Пределы измерения сопротивления: 200 Ом, 10, 100, 1000 и 10000 кОм.
Емкость можно измерить в пределах от 0 до 10 нФ.
4.Шкала постоянного и переменного тока имеет диапазон показаний от 0 до 50 делений, диапазон измерений совпадает с диапазоном показаний. Градуировка шкалы равномерная.
Шкала сопротивлений с верхним пределом измерения 200 Ом имеет диапазон показаний от 0 до ∞, диапазон измерений при этом от0 до 200 Ом, шкала неравномерная. Шкала сопротивлений с верхними пределами измерения в килоомах и нанофарадах имеет «обратное» направление градуировки, диапазон показаний от 0 до ∞, диапазон измерений от 0 до 10 делений. Шкала неравномерная.
5.Чувствительность прибора к изменению измеряемой величины и цена деления его шкалы при измерении тока и напряжения определяются по
соответствующему пределу измерения и конечной цифровой отметке шкалы. Например, при измерении тока
на пределе 25 мА, чувствительность |
прибора |
составит |
||||
2 |
дел |
, а цена деления шкалы - |
0,5 |
мА |
|
. При |
|
мА |
|
|
дел |
|
|
измерении сопротивления чувствительность прибора и цена деления шкалы будут разными на различных отметках его шкалы.
38
Рис. 1.7. Прибор Ц43101
39
6.Цифры класса точности для измерения напряжения
итока не имеют дополнительных обозначений, следовательно, основная погрешность прибора определяется относительно его верхнего предела измерения. Например, на пределе измерения 25 мА по постоянному току абсолютное значение основной погрешности прибора не превышает ±0,375 мА.
Пример 3.По условным обозначениям (см. табл. 1.2) и паспортным данным (см. табл. 1.3) определить характеристики прибора TES 2206 (рис. 1.8).
Решение
1. Цифровой прибор с жидкокристаллическим дисплеем предназначен для измерения постоянного и переменного тока и напряжения, сопротивления, а также емкости. Погрешность измерения для каждого предела измерения рассчитывается по формуле, данной в таблице
(табл. 1.3)
Таблица 1.3.
Характеристики прибора TES 2206
|
Xmax |
Xmin |
|
Xmax |
|
входной |
перегрузочная |
||
|
|
|
параметр |
способность |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
постоянное напряжение |
200 мВ |
100 мкВ |
|
|
|
|
|
|
-500 В; ~350 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 В |
1 мВ |
0,5X изм |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
20 В |
10 мВ |
± |
|
+ X min |
10 |
МОм |
-1100 В; ~800 В |
|
|
100 |
||||||||
|
200 В |
100 мВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 В |
1 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40
