Характеристики электроизмерительных приборов

Классификация приборов по принципу действия

1. Магнитоэлектрическая система. Принцип действия приборов магнетической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке легкой подвижной катушки (рамки). Из всех электроизмерительных приборов с непосредственным отсчетом они дают наибольшую точность измерения и являются наиболее экономичными в смысле потребления энергии. Для переменного тока магнитоэлектрические приборы неприменимы, т.к. их подвижная часть вследствие инерции не успевает отклоняться. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока.

2. Электромагнитная система. Принцип работы приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля тока, протекающего по обмотке неподвижное катушки, с подвижным железным сердечником, помещенным в этом магнитном поле. Эти приборы просты по конструкции и недороги. Однако точность приборов электромагнитной системы по сравнению с приборами других систем невысокая. Электроизмерительные приборы электромагнитной системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного и постоянного токов.

3. Электродинамическая система. Принцип действия электродинамических приборов связан на взаимодействии токов, протекающих по двум катушкам (рамки), из которых одна подвижная, а другая неподвижная. Точность и чувствительность этих приборов для переменного тока очень высокие. Электродинамические измерительные приборы предназначены для измерения тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного тока.

4. Тепловая система. Принцип действия приборов тепловой системы основана на изменении длины проводника, по которому протекает ток, вследствие его нагревания. Эти приборы могут измерять и постоянный и переменный ток.

5. Индукционная система. Устройство приборов индукционной системы основано на взаимодействии токов, индуцируемых в подвижной части прибора с магнитными потоками неподвижных электромагнитов (счетчики, ваттметры).

6. Вибрационная система. Устройство приборов этой системы основано на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы, в основном, служат для измерения частоты тока.

7. Электростатическая система. Устройство приборов этой системы основано на взаимодействии двух или нескольких электрически заряженных проводников. Под действием электрического поля подвижные проводники перемещаются относительно неподвижных проводников. Электростатические приборы служат преимущественно в качестве вольтметров для непосредственного изменения высоких напряжений.

8. Термоэлектрическая система. Эта система характеризуется применением одной или нескольких термопар, дающих под влиянием тепла, выделяемого измеряемым током, постоянный ток в измери-тельный прибор магнитоэлектрической системы. Приборы применяются в основном для измерения переменных токов высокой частоты.

9. Детекторная (выпрямительная) система. Устройство приборов с помощью выпрямителя, вмонтированного в приборе. Полученный таким образом пульсирующий постоянный ток измеряется с помощью чувствительного прибора магнитоэлектрической системы.

10. Электронная система. Устройство приборов этой системы основано на применении одной или нескольких электронных ламп и измерительного прибора магнитоэлектрической системы, соединенных в схему, позволяющую производить измерение электрических величин.

Электроизмерительные приборы состоят из подвижной и неподвижной частей. При измерениях вращающий момент подвижной части уравновешивается противодействующим моментом пружины или других устройств. Устанавливая однозначную зависимость между углом повороте указателя прибора и численным значением измеряемой величины, можно построить шкалу, по которой и производится отсчет измеряемой величины.

Величина, численно равная отношению линейного или углового перемещения указателя (dα) к приращению измеряемой величины (dх), называется чувствительностью электроизмерительного прибора. Чем больше приращение угла отклонения при одном и том же приращение определяемой величины, тем выше его чувствительность S

(1)

Размерность чувствительности зависит от характера измеряемой величины (например чувствительность прибора к току, чувствительность прибора к напряжению и т.д.).

Ценой деления прибора называется величина С =1/ S, обратная чувствительности. Она определяет значение электрической величины, вызывающей отклонение на одно деление. В общем случае цена деления представляет собой разность значений измеряемой величины для двух соседних меток. Цена деления зависит от предела измерения прибора и от числа делений шкалы. Если обозначить через Хпр предел измерения прибора (максимально возможное показание), а через N число делений шкалы, то цена деления прибора определяется как

(2)

Например, прибор может измерять ток от 0 до 300 мА, т.е. предел измерения прибора 300 мА. Шкала этого прибора разделена на 150 делений. Чувствительность этого прибора

Цена деления

Точность электроизмерительных приборов является одной из основных характеристик и лежит в основе деления приборов на классы. Всего различают 7 классов точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Показатель класса определяет приведенную (относительную) погрешность измерений в процентах. Определив по шкале прибора класс точности ε и предельное значение Хпр, легко рассчитать его абсолютную погрешность ΔХ:

ΔХ = (ε/100) Хпр (3)

которую принимают одинаковой на всей шкале прибора. Например, амперметр класса точности 1,5 со шкалой 50 А, дает в любом месте шкалы абсолютную погрешность

ΔХ = ± 0,015 × 50 А = 0,75 А

Приборы классов 0,1; 0,2; 0,5 применяются для точных лабораторных измерений и называются прецизионными.

Приборы классов 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 применяются в технике и называются техническими.

Приборы с погрешностью более 4% считаются внеклассными. Измерительные приборы бывают однопредельные и многопредельные.

У однопредельных измерительных приборов цена деления постоянная.

Измерительный прибор, электрическую схему которого можно переключать для изменения интервалов измеряемой величины, называется многопредельным. Многопредельные приборы могут иметь одну или несколько шкал. В случае одной шкалы следует делать пересчет прибора для различных пределов измерения.

Например, многопредельный прибор имеет несколько диапазонов измерений физической величины: от 0 до 2; от 0 до 50 и от 0 до 300. На шкалу прибора нанесено N =100 делений. Тогда переводные коэффициенты k каждого диапазона определяются соотношением

(4)

где Хпр – предельное значение величины для соответствующего диапазона. Так, если прибор включен на диапазон от 0 до 50, то величина Х при отсчете, равному 70 делений, равна

Х = 70 k, k = 50/100 = 0.5

Дата добавления: 2014-01-04