У нашій лабораторії електричні ланцюги харчуються від наступних джерел струму:
1) мережа змінного струму з напругою 220 В;
2) мережу постійного струму з напругою 9В і 12В, розетки постійного струму мають знаки полярності (+ і -);
3) хімічні джерела струму (ХДС); гальванічні елементи та акумулятори - пристрої, в яких хімічна енергія активних речовин (окислювача і відновника) безпосередньо перетворюється в електричну енергію.
ОСНОВНІ МЕТОДИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАННЯ.
ПОХИБКИ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ
Існує два основні методи електричних вимірювань: метод безпосередньої оціню-ки і метод порівняння. У методі безпосередній-ної оцінки вимірювана величина відраховується Непос-редственно за шкалою приладу. При цьому шкала изме-рительного приладу попередньо градуюється по еталонному приладу в одиницях вимірюваної величи-ни. Як правило, така градація проводиться на заводі при виготовленні приладу. Переваги цього методу - зручність відліку показань приладу і мала витрата часу на операцію вимірювання. Метод безпосередньої оцінки широко застосовується в різних областях техніки для контролю та регулювання-вання технологічних процесів, в польових умо-вах, на рухомих об'єктах і т.д. Недолік мето-да - порівняно невисока точність вимірювань.
У методі порівняння вимірювана величина порівняй-ється безпосередньо з еталоном, зразковою або робочою мірою. В цьому випадку точність вимірювань мо-же бути значно підвищена. Метод порівняння використовується головним чином в лабораторних умо-вах, він вимагає порівняно складної апаратури, високої кваліфікації операторів і значних витрат часу. Останнім часом в апаратурі срав-вати все ширше впроваджується автоматизація.
Електровимірювальні прилади безпосередньої оцінки дозволяють відрахувати числове значення изме-ряемая величини на шкалі або цифровому пристрої приладу.
Практика показує, що при будь-якому вимірі безперервної величини неминуча деяка похибкою-ність - різниця між виміряним і действи-них значеннями вимірюваної величини:. Цю різницю називають абсолютною похибкою вимірювання. Вона визначається систематичними і випадковими похибками при-бору, а також помилками оператора.
Систематичні похибки змінюються по оп-ределенном закону і виникають внаслідок факторів, які можуть бути враховані: вплив зовнішніх умов (температура, радіація, електромагнітні поля), недосконалість методу вимірювання, недосконалість изме-рительного приладу.
Випадкові похибки виникають внаслідок фак-торів, які не піддаються безпосередньому обліку. Оцінку випадкових похибок можна зробити тільки при дуже великому числі повторюваних через вимірювань, використовуючи методи теорії ймовірностей.
Помилки оператора (в запису, у визначенні ціни поділки приладу та ін.), Зазвичай легко виявляються в ряду спостережень за значних відхилень ре-результату вимірювання від середніх або приблизно сподівання-ваних значень, виключають із записів і при обработ-ке результатів вимірювання не враховують .
Для більш повної характеристики вимірювань вво-дять поняття відносної похибки вимірювання:
.
Величини і характеризують точність вимірювань-ня.
У багатьох випадках виникає необхідність оха-рактерізовать точність приладу. Для цієї мети вво-диться поняття зведеної похибки вимірювання:
,
де - максимальне значення шкали приладу, тобто граничне значення вимірюваної величини.
Найбільша наведена похибка визна-ляет клас точності приладу. Якщо, наприклад, клас точності амперметра дорівнює 1,5, то це означає, що найбільша приведена похибка. Якщо прилад розрахований на вимір струмів до 15 А, то абсолютна похибка вимірювання цим приладом сос-тавіт:
Якщо зазначеним приладом виміряти струм 10 А, то відносна похибка вимірювання не перевищить:
.
Якщо тим же приладом виміряти струм 1 А, то відносна похибка вимірювання не перевищить:
.
Цей приклад показує, що при точних вимірювань-пах прилад слід підбирати так, щоб значення вимірюваної величини доводилося на другу полови-ну шкали.
Розрізняють основну і додаткову похибкою-ти. Основні похибки виникають при нормальних умовах роботи, зазначених у паспорті приладу і умовними знаками на шкалі. Доповни тільні похибки виникають при експлуатації приладу в умовах, відмінних від нормальних (підвищена-шенная температура навколишнього середовища, сильні зовнішні магнітні поля, неправильна установка приладу і ін.). Приклад оцінки додаткової похибки буде розглянуто при виконанні лабораторної роботи № 1.
ЧУВТСТВІТЕЛЬНОСТЬ І ЦІНА РОЗПОДІЛУ Електровимірювальні прилади
Чутливістю приладу. має рівномірну шкалу, називають число поділок шкали. припадають на одиницю вимірюваної величини. тобто . Наприклад, якщо шкала миллиамперметра, розрахованого на 300 mA, має 60 поділок, то чутливість приладу дорівнює:
.
Розмірність чутливості залежить від характеру вимірюваної величини (наприклад, чутливість приладу до струму, напрузі і т.д.).
Величина. зворотна чутливості, називається ціною поділки приладу. Вона визначає значення електричної величини, що викликає відхилення на одну поділку. У загальному випадку ціна поділки являє собою різницю значень вимірюваної величини для двох сусідніх відміток. Ціна поділки залежить від приладу і від числа поділок шкали. Наприклад, для розглянутого вище прикладу ціна ділення дорівнює:
.
Класифікація електровимірювальних приладів.
Умовні позначення НА ШКАЛОЮ
Електровимірювальні прилади класифікують-ся за різними ознаками.
1. В залежності від основної зведеної похибкою-ності електровимірювальні прилади розбиті на класи точності. Клас точності вказується на шкалі приладу і позначає найбільшу наведено-ву похибка у відсотках. Це найважливіша характеристика приладу електровимірювання, вона визначає відносну систематичну похибку приладу, виражену у відсотках.
Всі прилади класифікуються за 9 основними класами точності: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Існують прилади, класи точності яких не є основними. Прикладом таких приладів є лічильники електричної енергії, для яких клас точності дорівнює 2,0.
Прилади перших п'яти класів точності є особливо точними, тому вони називаються прецизійними. Прилади інших класів точності називаються технічними. Для приладів, систематична похибка яких більше 4%, клас точності не встановлюється.
За характером градуювання шкали прилади діляться на два типи.
До першого типу відносяться прилади, у яких абсолютна систематична похибка по всій шкалі приладу постійна. Клас точності таких приладів вказується на шкалі приладу у вигляді цифри, наприклад: 1,0.
До другого типу відносяться прилади, у яких постійної є відносна систематична похибка по всій шкалі приладу. Клас точності таких приладів вказується у вигляді цифри, що стоїть в кружечку.
Наприклад, якщо вимір здійснюється миллиамперметром зі шкалою 0-500 mА (= 500mА) класу точності 1,5, то на будь-який позначці шкали міліамперметра абсолютна похибка приладу дорівнює:
Знаючи абсолютну похибка приладу, можна розрахувати відносну похибку проведеного в даному досвіді вимірювання. Нехай в досвіді робоче значення вимірюваного струму дорівнювало 200 mA, тоді відносна похибка даного виміру буде дорівнює відношенню абсолютної похибки приладу до робочого значенням вимірюваного струму:
.
Таким чином, результат запишеться у вигляді:
.
Для декадних магазинів опорів з класом точності 0,2 похибка не перевищує:
,
де - число декад магазину, показання яких не рівні 0, - значення включеного опору.
Абсолютна похибка буде дорівнює:
.
На шкалу приладу електровимірювання нано-сятся такі умовні позначення.