5. Снятие показаний. Цена деления. Чувствительность приборов

Снятие показаний с однопредельного прибора обычно не вызывает затруднений, поскольку шкала градуируется непосредственно в измеренных величинах.

Многопредельные приборы могут иметь одну или несколько шкал. Если есть шкала, соответствующая тому пределу, к которому включен прибор, то снятие показаний также очевидно.

Рассмотрим многопредельный, одношкальный прибор. Например, вольтметр М45МОМЗ с клеммами (3V, 7.5V, 15V, 30V). Шкала имеет 75 делений. Для измерения неизвестного постоянного напряжения измерения начинают с под­ключения к клеммам, соответствующим максимальному пределу, т.е. к клеммам 15V и 30V (с соблюдением полярности). По величине отклонения стрелки оценивают значение измеряемого напряжения. Предположим, что стрелка отклонилась на 14.5 делении.

Для определения величины измеряемого напряжения необходимо определить цену деления прибора.

Ценой деления прибора называется отношение предельного значения измеряемой величины к максимальному линейному или угловому отклонению. Таким образом, цена деле­ния показывает, какая величина тока или напряжения приходится на одно деление прибора. Величина, обратная цене деления S= , есть чувствительность прибора. Чувствительностью прибора, таким образом, называется отношение максимального линейного или углового перемещения стрелки к предельному значению измеряемой величины.

Определим цену деления в рассматриваемом примере. В данном случае напря­жение, равное 30В (используемый предел прибора), должно вызвать отклонение стрелки на 75 делений (число делений шкалы).

Таким образом, С=З0В/75дел=0.4В/дел.

Теперь, зная цену деления прибора, определим измеряемое напряжение U=NC=14.5дел.0.4В/дел=5.8В.

Для того чтобы более точно измерить это напряжение, надо измерения провес­ти на другом пределе. Данным прибором напряжение, равное примерно 5.8В, можно измерить еще на двух пределах. Измерим то же напряжение на пределе 15В. При этом стрелка отклонилась на 28 делении. Цена деления на данном пределе будет равна: С=15В/75дел=0.2В/дел. Значит величина, измеряемого напряжения, равна U=28дел.0.2В/дел=5.6В .

Измерим теперь напряжение на пределе 7.5В. Показание –55.5 дел. С=7.5В/75дел.=0.1 В/дел; U=55.5дел.0.1В/дел=5.55В, а на пределе 3В это напряжение измерить нельзя, так как измеряемое напря­жение больше предельного.

Таким образом, измерения на трех разных пределах дали разные значения измеряемого тока. Этого и следовало ожидать, т.к. измерения проводятся с неко­торой погрешностью.

6. Погрешности электроизмерительных приборов

Кроме погрешностей, связанных с неточностью снятия показаний, любой элек­троизмерительный прибор дает погрешность, обусловленную конструкцией прибора. Погрешности электроизмерительных приборов можно определить, зная класс точности – K, ко­торый указывается на шкале прибора.

Класс точности характеризует точность измерения прибора.

Показатель класса точности - это приведенная погрешность измерения прибора в процентах:

, (6.1)

где - предел измерения прибора, - абсолютная погрешность измерения на этом пределе.

Тогда абсолютная погрешность измерения определяется согласно формуле:

. (6.2)

Отсюда следует, что если прибор имеет несколько пределов измерения, то для увеличения точности измерения следует использовать наименьший допустимый предел. Когда измеряемая величина близка к пределу измерения (стрелка прибора отклонилась больше 50% шкалы) относительная ошибка снижается до величины, соответствующий классу точности прибора и поэтому, как правило, не рассчитывается, а берется равной показателю класса.

Найдем погрешности измерений, приведенных в предыдущем разделе.

Класс точности вольтметра М45МОМЗ к=1%.

1. Для предела З0В , = =З0B.

Тогда . Следовательно, измеренное напряжение U=(5.8± 0.З)В, т. е. 5.5В<U<6.1В. Относительная погрешность в % =(0.3/5.8)100%=5.2%

2. Для предела 15В, = =15В и

=0.15В, U=(5.6± 0.15)В т. е. 5.43<U< 5.75В, .

3. Для предела 7.5В, = , U =0.075В, U=(5.55 ±0.075)В, т. е. 5.475В<U<5.625В, =1.4%

Из примеров видно, что для получения наиболее точного измерения с наименьшей погрешностью необходимо выбрать минимальный предел измерения, на котором можно еще измерить данную величину. Это же видно и из вычислений, проведенных выше.

Замечания. В приведенном выше примере напряжение, измеренное более точным вольтметром, оказалось, равным (5.5±0.01)В. Обратите внимание на несоответствие абсолютной погрешности прибора и цены деления. Например, на пределе 7.5В цена деления прибора С=0.1В/дел. , погрешность U=0.075В. Для других приборов это соотношение может быть иным, например, С=0.2В/дел., U=0.06В. Поэтому при снятии показаний с приборов нередко требуется опреде­лить отклонение стрелки с точностью до десятых долей деления. Так, в последнем примере показания следует снимать с точностью U/С=0.06/0.2=0.З дел. Иначе бу­дут внесены дополнительные погрешности.