Что называют чувствительностью электроизмерительного прибора

Чувствительность и постоянная измерительного прибора

Чувствительностью прибора называют отношение углового или линейного перемещения указателя прибора, приходящееся на единицу измеряемой величины. Если шкала прибора равномерна, то чувствительность его по всей шкале одинакова.

Например, чувствительность амперметра, имеющего равномерную шкалу, определяется формулой

Если шкала прибора неравномерна, то чувствительность прибора в различных областях шкалы различна, так как одному и тому же приращению (например, тока) будут соответствовать разные приращения углового или линейного перемещения показателя прибора.

Величина, обратная чувствительности прибора, называется постоянной прибора. Следовательно, постоянная прибора — это цена деления прибора, или, иначе, величина, на которую должен быть помножен отсчет по шкале в делениях, чтобы получить измеряемую величину.

Например, если постоянная прибора равна 10 мА/дел (десять миллиампер на деление), то при отклонении его указателя на α = 10 делений измеряемая величина тока равна I = 10 · 10 = 100 мА.

Калибровка измерительных приборов — определение погрешностей или поправок для совокупности значений шкалы прибора путем сравнения в различных сочетаниях отдельных значений шкалы друг с другом. За основу сравнения берется одно из значений шкалы. Калибровка широко применяется в практике точной метрологической работы.

Простейший способ калибровкой — сравнение каждого размера с номинально равным ему (принимаемым за достаточно верный) размером. Это понятие не следует смешивать (как это часто делают) с градуированием (градуировкой) измерительных приборов, представляющим собой метрологическую операцию, при помощи которой делениям шкалы измерительного прибора придаются значения, выраженные в установленных единицах измерения.

Источник

Цена деления и чувствительность электроизмерительного прибора

Ценой деления электроизмерительного прибора С называется значение измеряемой величины, вызывающее отклонение стрелки прибора на одно деление шкалы. В общем случае цена деления зависит от используемого диапазона шкалы прибора (dХ) и числа делений в этом диапазоне (dN):

а для равномерной шкалы прибора

Прежде чем приступить к каким-либо измерениям электроизмерительным прибором, нужно выбрать и установить предел измерений и рассчитать цену одного деления шкалы данного прибора.

Например, выбран и установлен на вольтметре предел измерения напряжения 3 В, максимальное количество делений на шкале 30, т.е. Х = 3 В, α = 30. Тогда С = 3 / 30 = 0,1В/дел.

Чувствительностью электроизмерительного прибора называется число делений, приходящихся на единицу измеряемой величины. Это есть величина, обратная цене целения прибора. Для неравномерной шкалы

для равномерной шкалы S = Nш / Xmax. Размерность [S] = [C-1] = дел/В.

Чем больше чувствительность, тем точнее прибор. Простейшие приборы имеют неизменную цену деления. Более удобны в работе многопредельные приборы, цена деления которых может меняться, например, ампервольтметры или тестеры, предназначенные для измерения нескольких электрических величин (тока, напряжения и сопротивления) на нескольких пределах измерения, т.е. с разной ценой деления.

Дата добавления: 2015-08-01 ; просмотров: 2259 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора

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

.

Размерность чувствительности зависит от характера измеряемой величины.

Величина , обратная чувствительности, называется ценой деления прибора. Она определяет значение электрической величины, вызывающей отклонение стрелкина одно деление. В общем случае цена деления представляет собой разность значений измеряемой величины для двух соседних делений. Цена деления зависит от верхнего и нижнего пределов измерения прибора и от числа делений шкалы. На рис. 6 а) показана шкала прибора, рассчитанного на измерение постоянного тока в пределах от 0 до 300 мА. Шкала имеет 60 делений. Цена деления такого прибора равна мА/дел, чувствительность /. Положение стрелки соответствует 70 мА.

Рисунок 6. Шкала электроизмерительного прибора без переключателя пределов (а); с переключателем пределов (б).

В случае, если у этого прибора есть переключатель пределов, и, например, переключатель установлен на 6 мА (рис. 6 б), то шкала прибора рассчитана на измерение тока в пределах от 0 до 6 мА. Цена деления равна , чувствительность возросла до . Положение стрелки соответствует силе тока в цепи мА.

Вычисление ошибок измерения

2.5.1.Истинное значение измеряемой величины вычисляется по формуле:

,

где среднее значение измеренной величины, абсолютная ошибка, зависящая от случайной ошибки измерения и приборной ошибки :

.

В случае прямых измерений

,

где коэффициент Стьюдента при заданной надежности Р и ( число измерений); средняя квадратическая ошибка.

В случае косвенных измерений , находят через частные производные [1]. Приборная ошибка рассчитывается по формуле:

,

где погрешность прибора; коэффициент Стьюдента при заданной надежности и ; множитель, учитывающий, что соответствует трем средним квадратическим ошибкам.

2.5.2.Если измерение проведено один раз, то и абсолютная ошибка

.

Порядок проведения работы

3.1. Получить электроизмерительный прибор у преподавателя.

3.2. Изучив обозначения на шкале прибора, указать:

— описать принцип действия, достоинства и недостатки прибора,

— исполнение прибора в зависимости от условий эксплуатации и защищенности от внешних магнитных полей.

3.3. Указать класс точности прибора. Рассчитать погрешность прибора (в случае многопредельного прибора выполнить для всех пределов измеряемой величины).

3.4. Рассчитать цену деления и чувствительность (в случае многопредельного прибора выполнить для всех пределов измеряемой величины).

3.5. Выполнить индивидуальное задание (вариант соответствует номеру студента в учебном журнале группы).

Литература

2. Полякова К.И., Красильников О.М. Данцева О.Я., Кудасова С.В. Общая физика. Лабораторный практикум. – М.: МИСиС, 1995. – с. 185-189.

Индивидуальные задания

Вариант 1

1. Вольтметром класса точности 0.1 с предельным значением шкалы U_пр=20В сделано n=4 измерения: 10; 10.1; 9.9; 10.2 (В). Оценить истинное значение напряжения на участке цепи. Надежность принять равной P=0.9.

2. Величину силы тока в однородном участке цепи рассчитывали по формуле . Напряжение измеряли вольтметром класса точности 1.5 с предельным значением шкалы U_пр=250 В, сопротивление – магазином сопротивлений класса точности 0.2 с предельным значением декад R_пр=999.9 Ом. Вычислить относительную и абсолютную ошибки измерения , если результаты измерений составили U=160 В и R=600 Ом. Надежность принять равной P=0.95.

Вариант 2

1. Амперметром класса точности 2.5 с предельным значением шкалы _пр=1 А сделано n=5 измерений: 0.65; 0.70; 0.70; 0.75; 0.65 (А). Оценить истинное значение силы тока. Надежность принять равной P=0.9.

2. Количество теплоты, выделившейся в проводнике при протекании электрического тока, рассчитывали по формуле: . Силу тока измеряли миллиамперметром класса точности 1.0 с предельным значением шкалы _пр=10 мА, напряжение – милливольтметром класса точности 1.5 с предельным значением шкалы U_пр=50 мВ, время – секундомером с ценой деления 0.1с. Вычислить абсолютную и относительную ошибки измерения Q, если результаты измерений составили =7.3 мА; U=38.6 мВ и t=24.6 с. Надежность принять равной P=0.95.

Вариант 3

1. Сопротивление магазина сопротивлений класса точности 0.2 составило R=74.6 Ом. Оценить истинное значение сопротивления, если предельное значение декады R_пр=99.9 Ом. Надежность принять равной P=0.9.

2. Мощность электрического тока рассчитывалась по формуле . Сила тока измерялась амперметром класса точности 0.5 с предельным значением шкалы _пр=50 А. Напряжение измерялось вольтметром класса точности 1.5 с предельным значением шкалы U_пр=100 В. Показания приборов составили 44.2; 44.6; 43.9; 43.9; 44.1 (А) и 70.2; 70.1; 69.6; 69.9; 70.2 (В) соответственно. Оценить абсолютную и относительную ошибки измерения W. Надежность принять равной Р=0.95.

Вариант 4

1. Ваттметром класса точности 2.5 было сделано n=4 измерения мощности тока: 106; 100; 102; 104 (Вт). Рассчитать абсолютную и относительную ошибку эксперимента, если предельное значение шкалы прибора W_пр=150 Вт. Надежность принять равной Р=0.98.

2. Количество теплоты, выделившейся в проводнике при протекании электрического тока рассчитывали по формуле . Напряжение измеряли миллиавольтметром класса точности 0,2 c предельным значением шкалы U_пр=30 мВ, сопротивление – измерителем класса точности 0.05 c предельным значением шкалы R_пр=100 Ом, время – секундомером с ценой деления 0.1 с. Найти истинное значение количества теплоты, если измеренные значения напряжения, сопротивления и времени составили 18.4 мВ; 58.6 Ом и 44.8 с соответственно. Надежность принять равной P=0.9.

Вариант 5

1. Многопредельный вольтметр класса точности 1.5 с двумя положениями переключателя пределов 50 В и 150 В имеет сто делений на шкале. Для каждого положения переключателя пределов рассчитать цену деления и чувствительность прибора. Оценить истинное значение напряжения для каждого положения переключателя, если стрелка прибора отклонилась на 70 делений. Надежность принять равной P=0.9.

2. Мощность, рассеиваемая на нагрузке, рассчитывалась по формуле . Сила тока измерялась 4 раза амперметром класса точности 0.2 с предельным значением шкалы =10 А и составила: 5.6; 5.5; 5.3; 5.8 (А). Сопротивление нагрузки измерялось омметром класса точности 0.1 на пределе 100 Ом один раз и составило 75 Ом. Оценить абсолютную и относительную ошибки измерения мощности. Надежность принять равной Р=0.95.

Вариант 6

1. Амперметром класса точности 0.5 с предельным значением шкалы _пр=100 А было сделано n=6 измерений силы тока: 66.5; 65.8; 65.8; 66.1; 66.3; 65.4 (А). Оценить истинное значение силы тока. Надежность принять равной Р=0.99.

2. Многопредельный вольтметр класса точности 1.5 с пределами 10 В, 100 В, 200 В имеет 50 делений на шкале. Рассчитать для каждого случая чувствительность и цену деления. Оценить истинное значение напряжения для каждого из трех положений переключателя пределов, если стрелка прибора отклонилась на 40 делений. Надежность принять равной P=0.9.

Вариант 7

1. Напряжение на участке цепи, измеренное милливольтметром класса точности 4.0, составило 5 мВ. Оценить истинное значение напряжения, если предельное значение шкалы прибора U_пр=10 мВ. Надежность принять равной Р=0.9.

2. Энергия конденсатора рассчитывалась по формуле . Измерение напряжения проводилось вольтметром класса точности 1.0 на пределе 100 В и дало результаты: 70.2; 70.4; 70.1; 70.1; 70.5 (В). Емкость измерялась один раз при помощи универсального измерителя Е7-4 класса точности 0.1 на пределе 100 мкФ и составила 84.2 мкФ. Оценить абсолютную и относительную ошибки измерения энергии конденсатора. Надежность принять равной P=0.9.

Источник

Чувствительность измерительного прибора

Смотреть что такое «Чувствительность измерительного прибора» в других словарях:

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА — отношение перемещения указателя прибора относительно шкалы (выраженного в линейных или угловых единицах) к изменению значения измеряемой величины, вызвавшей это перемещение … Большой Энциклопедический словарь

чувствительность измерительного прибора — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN instrument sensitivity … Справочник технического переводчика

чувствительность измерительного прибора — [meter sensitivity] характеристика измерительного прибора, выражающая отношение линейного (Δl) или углового (Δα) перемещения указателя по шкале прибора (сигнала на выходе прибора) к вызвавшему его изменение измеряемой величины. Различают… … Энциклопедический словарь по металлургии

чувствительность измерительного прибора — отношение перемещения указателя прибора относительно шкалы (выраженного в линейных или угловых единицах) к изменению значения измеряемой величины, вызвавшей это перемещение. * * * ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ… … Энциклопедический словарь

Чувствительность измерительного прибора — 9. Чувствительность измерительного прибора Определение по ГОСТ 16263 70 Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА — отношение перемещения указателя прибора относительно шкалы (выраженного в линейных или угловых единицах) к изменению значения измеряемой величины, вызвавшей это перемещение … Естествознание. Энциклопедический словарь

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ — измерительного прибора, свойство измерит. прибора, выражаемое отношением линейного (Dl) или углового (Da) перемещения указателя по шкале прибора (сигнала на выходе прибора) к вызвавшему его изменению Dx измеряемой величины х. Различают абс. Ч.… … Физическая энциклопедия

чувствительность — 3.11 чувствительность: Изменение выходного сигнала средства измерения при изменении концентрации анализируемого компонента. Источник: ГОСТ Р ИСО 11042 1 2001: Установки газотурбинные. Методы определения выбросов вредных веществ … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

чувствительность системы автоматического управления — [response of automatic control system] зависимость динамических свойств системы автоматического управления (САУ) от изменения (вариации) ее параметров и характеристик. Под вариацией параметров понимают любые отклонения их от значений, принятых за … Энциклопедический словарь по металлургии

Чувствительность — [sensitivity]: Смотри также: чувствительность измерительного прибора чувствительность системы автоматического управления … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Краткие теоретические сведения. Измерение электрических величин (тока, напряжения, частоты, фазы, мощности, энергии и т.д.) производят электроизмерительными приборами

Измерение электрических величин (тока, напряжения, частоты, фазы, мощности, энергии и т.д.) производят электроизмерительными приборами. В основу принципа действия приборов положен результат взаимодействия либо магнитных полей постоянного магнита и катушки, по которой протекает ток, либо двух катушек с током, либо электростатических зарядов и других факторов, способных так или иначе превратить электрическую энергию в механическую. Механическое усилие, развиваемое механизмом электроизмерительного прибора, отклоняет стрелку на угол, пропорциональный измеряемой величине, вращает диск счётчика или перемещает перо самописца по бумажной ленте, фиксируя результаты измерения.

Большое распространение получили также цифровые электроизмерительные приборы, не имеющие механических показывающих или регистрирующих устройств. Результаты измерений в них индуцируются в виде светящихся цифр на табло прибора.

Принцип действия цифровых измерительных приборов основан на преобразовании измеряемого непрерывного сигнала в электрический код, отображаемый в цифровой форме.

В общем случае цифровой прибор содержит входное устройство, аналогово-цифровой преобразователь и цифровое отсчетное устройство. Входное устройство предназначено для обеспечения большого входного сопротивления, изменения пределов измерения и определения полярности входного устройства.

Аналогово-цифровой преобразователь преобразует аналоговую величину в дискретный сигнал в виде электрического кода, пропорциональный измеряемой величине. Результат измерения регистрируется на табло цифрового отсчетного устройства.

Достоинствами цифровых приборов являются: малые погрешности измерения (0,1 – 0,001%) в широком диапазоне измеряемых сигналов, высокое быстродействие (до 500 измерений/с), выдача результатов измерений в цифровом виде, возможность документальной регистрации измеряемой информации с помощью цифропечатающих устройств и ввода её в ПЭВМ для последующей обработки.

Электрический сигнал, воспринятый цифровым датчиком, может также непосредственно восприниматься специально созданной компьютерной программой с дальнейшей машинной обработкой и представлением результатов измерений в форме табличного и графического представления на экране монитора или распечатки принтере.

Электроизмерительные приборы, предназначенные для непосредственных измерений, называют рабочими. Градуировку и поверку рабочих приборов производят по образцовым приборам. Образцовые приборы, изготовленные с наивысшей достижимой точностью, называют эталонными. Последние, в свою очередь, также подразделяются на рабочие, используемые только для поверки образцовых приборов, и государственные, хранимые в специальных учреждениях и служащие для воспроизведения и поверки рабочих.

Измерительные приборы различают по назначению, конструкции, роду измеряемой величины, условиям эксплуатации, принципу действия, классу точности и другим признакам.

В зависимости от условий эксплуатации измерительные приборы по исполнению разделяют на три группы: А − для работы в сухих отапливаемых помещениях, Б − в закрытых неотапливаемых помещениях и В − в полевых (В₁) или морских (В₂) условиях. По защищённости от внешних полей приборы разделяют на две категории с допускаемыми изменениями в показаниях по классам точности. Устойчивость к механическим воздействиям определена следующими категориями: обыкновенные, обыкновенные с повышенной прочностью и устойчивые к механическим воздействиям, нечувствительные к тряске (ТП), вибропрочные (ВП), тряскоустойчивые (ТН), нечувствительные к вибрациям (ВН) и ударопрочные (УП).

В зависимости от рода измеряемой величины приборы подразделяют на амперметры, вольтметры и т.д. и комбинированные, измеряющие две и более величины (например, ампервольтметры, авометры). По способу преобразования энергии измеряемой величины во вращающий момент, действующий на подвижную часть, а также по конструктивным особенностям самого измерительного механизма приборы разделяют на магнитоэлектрические, электромагнитные, термоэлектрические и другие.

Во всём многообразии электроизмерительных приборов помогает разобраться специальная система условных обозначений, наносимых на шкалу (рис. 1.1). Кроме того, на шкале указывают род измеряемой величины (V − напряжение, вольты; A − ток, амперы; W − мощность, ватты и т.п.), категорию защищённости прибора от внешних полей, год выпуска и порядковый номер серии, товарный знак (фабричная марка) завода изготовителя (табл.1.1; 1.2).

В качестве примера на рис. 1.1. дана иллюстрация внешнего вида многопредельных вольтметра (рис. 1.1. а) и миллиамперметра (рис. 1.1. б). Предел измерения задаётся кнопочным переключателем с указанием предела в единицах измеряемой величины. Вольтметр предназначен для работы в цепях постоянного тока, принцип его действия магнитоэлектрический с подвижной рамкой (табл. 1.1), рабочее положение − вертикальное, класс точности 0,5. Миллиамперметр может быть использован в цепях постоянного и однофазного переменного токов, принцип действия − электромагнитный, рабочее положение − горизонтальное, класс точности 1,0. Изоляция обоих приборов испытана при напряжении 2 кВ.

Условные обозначения на электроизмерительных приборах

Дополнительные обозначения на электроизмерительных приборах

Электроизмерительный прибор механического действия, включённый в измеряемую цепь, потребляет из неё некоторую энергию, расходуемую на перемещение (вращение) подвижных частей измерительного механизма, нагревание проводов рамки, добавочных резисторов и других вспомогательных элементов. Эта энергия называется собственным потреблением прибора. Собственное потребление − важный параметр электроизмерительного прибора: чем оно больше, тем «грубее» прибор и тем большее влияние он оказывает на режим измеряемой цепи, увеличивая погрешность измерений.

Токоведущие элементы электроизмерительного прибора рассчитаны на длительную эксплуатацию при определённых значениях тока и напряжения. При ошибочном включении в аварийной ситуации ток через прибор и напряжение могут во много раз превышать номинальное. Перегрузки опасны не столько перегревом или пробоем электрической изоляции, сколько динамическими нагрузками, вызывающими механические повреждения деталей и узлов прибора. В паспорте для каждого типа приборов указывают перегрузочную способность, которая нормируется государственным стандартом. Электрическая прочность изоляции токоведущих частей прибора имеет немаловажное значение. Существенная утечка тока через изоляцию приводит к погрешностям в измерениях и может являться причиной поражения электрическим током обслуживающего персонала. Значение синусоидального напряжения частотой 50 Гц, которое выдерживает изоляция проводников и элементов прибора в течение одной минуты, обычно указано на его шкале в киловольтах.

Чувствительность, цена деления, погрешность и входное сопротивление измерительных приборов

Есть общие для всех электроизмерительных приборов характеристики. Это такие, как чувствительность и погрешность.

Чувствительностью электроизмерительных приборов называется отношение линейного или углового перемещения указателя Dj к изменению измеряемой величины Dх, вызывающему это перемещение

(1.1)

Величина С = 1/S называется ценой деления и определяет значение электрической величины, вызывающей отклонение на одно деление. Если шкала прибора имеет n делений, а A − предел шкалы (максимальное показание), то

(1.2)

Результат измерения всегда отличается от истинного значения измеряемой величины. Величина отклонения от истинного значения характеризуется погрешностью измерения. Если в качестве действительного значения измеряемой величины принимается величина, получаемая при измерении образцовым прибором, то тогда абсолютная погрешность

(1.3)

где a − показания прибора; a₀ − действительное значение измеряемой величины.

(1.4)

В большинстве случаев для характеристики точности электроизмерительных приборов пользуются приведенной погрешностью, %,

(1.5)

Где А − предел шкалы прибора (максимальное показание).

По значению приведенной погрешности приборы делят на группы по классу точности. Класс точности характеризуется числом, показывающим наименьшее допустимое значение основной приведенной погрешности.

Абсолютная погрешность может быть определена по известному классу точности из выражения (1.5). Например, класс точности 0,5 вольтметра с верхним пределом измерения 150 В означает, что его абсолютная погрешность составляет 0,75 В:

(1.6)

Согласно ГОСТу приборы делятся на восемь классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 − прецезионные; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 − технические.

Входное сопротивление прибора − это сопротивление прибора со стороны его входных зажимов. Чем больше входное сопротивление вольтметра, тем меньшее влияние оказывает прибор на измеряемую цепь и тем меньше погрешность измерений. Для амперметра − наоборот: чем меньше входное сопротивление, тем меньше погрешность. По этой причине амперметры, как правило, изготовляются с малыми внутренними сопротивлениями в расчёте, что при эксплуатации они будут включаться в цепь последовательно с нагрузкой.

Иное включение в цепь амперметра (без последовательно подсоединённой нагрузки) ведёт к мгновенному выходу прибора из строя и категорически воспрещается.

Принципы действия электроизмерительных приборов

Источник