Многопредельные приборы. Определение цены деления.

Часто электроизмерительные приборы имеют несколько пределов, например, один и тот же вольтметр в зависимос­ти от положения переключателя может быть рассчитан на измерение напряжения от 0 до 1 В, от 0 до 10 В, от 0 до 100 В. Переключатель пределов измерения (в данном случая 1, 10, 100 В) соединен с набором сопротивлений, которые могут поочередно подключаться к собственной токочувствительной схеме. К амперметру шунт подсоединяется параллельно (рис. 2). Допустим, что амперметр рассчитан на предельный ток I_Ао, а требуется измерить ток I_o > I_Ао. Пусть внутренне сопротивление амперметра R_А, а сопротивление шунта R_ш. Взяв R_ш<R_А и собрав схему (см. рис. 2), можно получить амперметр, рассчитанный на измерение токов гораздо больших I_Ао. Токи I_o, I_A, I_ш, протекающие в цепи, и сопротивления R_ш и R_А связаны соотношением:

; .

Зная величину можно легко пересчитать ток I_A, считываемый сошкалы прибора, в ток I_ш, а затем и в ток I_o. Таким образом, шунтирование позволяет значительно расширить возможности измерительного прибора.

Аналогично вольтметр при использовании добавочного соп­ротивления (рис. 3) может измерять напряжения U_о, значительно большие предела измерения исходного вольтметра. Пересчет производится по формулам:

; .

Цена деления прибора.

где _пред – предельное значение измеряемой величины; N_пред – число делений шкалы.

Например, если _пред=300 В, N_пред=100 делений, то цена деления составляет В. Другими словами, цена деления представляет собой значение измеряемой величины, вызывающей отклонение стрелки прибора на одно деление, если прибор однопредельный, то цена деления прибора – неизменная величина. Если прибор многопредельный, то каждое переключение регулятора пределов вызывает изменение цены делений прибора. Например, если упомянутый выше прибор переключили на предел измерения 150 В, то цена деления уже составит В. При работе с многопредельными приборами следует всё время следить за ценой деле­ния прибора и записывать её.

Зная цену деления прибора С, можно легко пересчитать наблюдаемое отклонение стрелки N' в собственно измеряемую величину ’: . Например, если С=1,5 В, а N’=53 деления шкалы, то В.

Чувствительность прибора S есть величина, обратная к цене деления, т.е. , т.е. чувствительность представляет собой отклонение стрелки прибора, если на прибор подана измеряемая электрическая величина, равная единице: для амперметра 1А для вольтметра 1В. Например, если _пред=300 В, N_пред=100, то В^-1.

Для многопредельных приборов чувствительность, как и цена деления прибора, может принимать ряд значений, если меняется положение переключателя пределов. Про прибор, обладающий боль­шей чувствительностью, говорят, что прибор более чувствитель­ный по сравнению с другими.

Расчет приборной погрешности по классу точности прибора.

Предположим, что прибор дает значение измеряемой величины , а действительное (истинное) значение измеряемой величины _о (найдено по образцовому прибору). Абсолютная погрешность измерения , относительная погрешность.

Точность электроизмерительных приборов обычно характеризуют приведённой погрешностью:

где _пред – предельное значение измеряемой величины.

Приведенная погрешность – это относительная погрешность прибора при измерении максимально допустимого значения изме­ряемой величины.

Точность электроизмерительных приборов лежит в основе деле­ния приборов на классы. Согласно ГОСТу, по степени точности электроизмерительные приборы делятся на семь классов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Показатель класса соответствует приведённой погрешности измерений в процентах. Зная класс точности при­бора, т.е. , можно найти абсолютную погрешность

,

которая одинакова для всех измерений, производимых на данном приборе.

Относительная погрешность зависит от конкрет­ной величины_о. Если _о близко к _пред, то . Так как_о <_пред, то всегда .Если_о значитель­но меньше _пред (стрелка прибора находятся недалеко от нуле­вого деления шкалы), то может превышать в десятки раз. Например, если, то= 10. Это озна­чает, что точность данного измерения в десятки раз ухудшилась по сравнению с техническими возможностями прибора. В связи с этим можно дать следующие рекомендации для проведения измере­ния на многопредельных приборах: измерение каждый раз следует проводить при таком положении переключателя пределов измерения, чтобы отклонение стрелки было максимально по сравнению с изме­рениями на других пределах. Имея дело с однопредельными прибо­рами, следует помнить, что измерения величин, дающих малые от­клонения стрелок, обычно сопровождается значительными погрешностями измерений.

Рассчитаем погрешность прибора по классу точности. Миллиамперметр класса точности 1,5 со шкалой 300 мА дает в любом месте шкалы абсолютную погрешность

, мА.

В лабораториях обычно применяют прецезионные приборы с классами точности 0,1; 0,2; 0,5. В технике применяют приборы классов 1; 1,5; 2,5; 4 (технические). Класс прибора обычно ука­зан на его шкале.