15 Измерение постоянного напряжения. Схемы, формулы, погрешности измерения. Способы расширения пределов измерений вольтметров.

Определение значений напряжений осуществляют, как правило прямыми измерениями.

Измерение напряжений сопровождается погрешностью, обусловленной сопротивлением используемого средства измерений. Включение в исследуемую цепь

средства измерений искажает режим этой цепи. При включении вольтметра,

имеющего сопротивление R_V для измерения напряжения между точками a и b режим цепи тоже нарушается, так как вместо напряжения U_ab =UR₂ / ( R₁₊ R₂), которое было в схеме до включения вольтметра, после его включения напряжение

Погрешность ΔU= U_ab1 - U_ab тем больше, чем меньше сопротивление вольтметра.

Косвенным показателем сопротивления средств измерений является мощность, потребляемая средством из цепи, в которой производится измерение. Мощность потребляемая вольтметром, определяется выражением Р_V =U² /R_{V ,} где U –напряжение, измеряемое вольтметром; R_V- внутреннее сопротивление вольтметра.

Следовательно, погрешность от искажения режима цепи при измерении напряжений тем меньше чем меньше мощность, потребляемая средством измерения из цепи, где производится измерение.

Наивысшая точность измерений постоянных напряжений определяется точностью государственного первичного эталона единицы электродвижущей силы. Этот эталон обеспечивает воспроизведение единицы электродвижущей силы со средним квадратичным отклонением результата измерений не превышающим 5 ∙ 10^-8 , при неисключенной систематической погрешности не превышающей 1 · 10^-6. Из рабочих средств измерений наименьшую погрешность измерений дают компенсаторы постоянного тока (т.к. имеют наименьшее потребление мощности из цепи измерения). Компенсатор имеет класс точности 0,0005 и измеряет напряжения от 10 нВ до 2,12 В. Наиболее распространенными средствами измерений постоянного напряжения являются вольтметры (микро-; милли-; киловольтметры), а также универсальные и комбинированные приборы ( микровольтнаноамперметры, нановольтамперметры).

К широко используемым средствам измерения относятся:

- цифровые, (наименьшая погрешность измерения 2,5 · 10^-3 % для среднего значения диапазона измерений);

- электронные аналоговые, (наименьшая погрешность измерения 0,5%);

- магнитоэлектрические, (наименьшая погрешность измерения 0,2%);

-электростатические, (наименьшая погрешность измерения 0,5%);

- электромагнитные, (наименьшая погрешность измерения 0,5%);

- электродинамические, (наименьшая погрешность измерения 0,2%).

Для измерения весьма малых напряжений применяют электрометры и фотогальванометрические приборы. При измерении малых и средних значений применяют цифровые и магнитоэлектрические приборы. Измерение больших постоянных напряжений осуществляют магнитоэлектрическими и электростатические киловольтметрами.

Для расширения пределов измерений напряжения используют делители напряжения, добавочные резисторы и измерительные трансформаторы напряжения.