Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора

Электроизмерительные приборы состоят из подвижной и неподвижной частей. При измерениях вращающий момент (обычно это момент создаваемый магнитным или электрическим полем) подвижной части уравновешивается противодействующим моментом (обычно это механический момент создаваемый спиральными пружинами) какого–либо устройства. При таком равновесии указатель прибора фиксирует определенный угол поворота. Устанавливая однозначную связь между углом поворота указателя прибора и численным значением измеряемой физической величины, можно построить шкалу прибора, по которой и производится отсчет измеряемой физической величины.

Чувствительностью S электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя dα к изменению измеряемой физической величины dx, вызвавшему это перемещение

.

Размерность чувствительности зависит от характера измеряемой физической величины (например, чувствительность прибора к току, чувствительность прибора к напряжению и т.д.). Чем больше приращение угла отклонения при одном и том же приращении измеряемой физической величины, тем меньшие величины можно измерять прибором, тем выше его чувствительность.

Величина , обратная чувствительности, называется ценой деления прибора. Она определяет значение физической величины, вызывающей отклонение на одно деление. В общем случае цена деления представляет собой разность значений измеряемой физической величины для двух соседних меток (рисок) шкалы. Цена деления шкалы любого прибора зависит от верхнего и нижнего пределов измерения прибора и от числа делений шкалы.

Например, на рис.17 показан многопредельный амперметр электромагнитной системы, измеряющий ток в цепях постоянного и переменного токов. В этом случае амперметр измеряет силу тока в пределах от 0 до 2,5А (в это положение установлен переключатель пределов измерений), а шкала прибора имеет 50 делений. В этом случае цена деления амперметра равна

, а чувствительность .

Оценка погрешностей приборов

Важнейшей характеристикой каждого измерительного прибора является его погрешность. В качестве действительного значения измеряемой физической величины принимается величина, измеренная образцовым прибором. Разность между показанием прибора А и действительным (табличным) значением измеряемой физической величины А₀ называется абсолютной погрешностью ΔА:

.

Обычно, точность измерения характеризуется относительной погрешностью ε, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности к действительному (табличному) значению измеряемой величины:

.

Для характеристики точности электроизмерительных приборов пользуются приведенной погрешностью γ. Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к предельному значению измеряемой физической величины А_пр, то есть к наибольшему её значению, которое может быть измерено по шкале прибора при нормальных условиях: температуре, влажности, атмосферном давлении

.

Под приведенной погрешностью прибора с двухсторонней шкалой (нуль посредине) понимается погрешность, отнесенная к сумме верхнего и нижнего пределов измерения.

Необходимость введения приведенной погрешности объясняется тем, что даже при постоянной абсолютной погрешности по всей шкале прибора относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой физической величины не остается постоянной, а увеличивается.

Точность электроизмерительных приборов является главнейшей их характеристикой и лежит в основе деления приборов на классы. Согласно ГОСТ по степени точности измерения электроизмерительные приборы делятся на семь классов:0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Показатель класса точности определяет приведенную погрешность измерения, выраженную в процентах. Абсолютная погрешность измерений, производимых электроизмерительными приборами, оценивается, исходя из класса точности прибора. Обозначение класса точности 0,2; 0,5; 1,0 указывает, что абсолютная погрешность показаний прибора соответствующего класса в любом месте шкалы не должна превышать 0,2%; 0,5%; 1,0% от предельного значения измеряемой физической величины данным прибором. Примеры расчетов абсолютной погрешности и относительной погрешности приведены в разделе многопредельные приборы 71с.

Приборы классов 0,1; 0,2; 0,5 применяются для точных лабораторных измерений и называются прецизионными. В технике применяют менее точные приборы классов 1; 1,5; 2,5 и 4 (технические). Приборы с погрешностью более 4% считаются внеклассными. Класс прибора обычно указывается на его шкале.