Классификация электроизмерительных приборов

Электроизмерительные приборы можно классифицировать по следующим признакам:

• методу измерения;роду измеряемой величины;роду тока;степени точности;принципу действия.

Существует два метода измерения. Классификация электроизмерительных приборов по методу измерения:

1. Метод непосредственной оценки, заключающийся в том, что в процессе измерения сразу оценивается измеряемая величин.
   Метод сравнения, или нулевой метод, служащий основой действия приборов сравнения: мостов, компенсаторов.
   Классификация электроизмерительных приборов по роду измеряемой величины:

• для измерения напряжения (вольтметры,милливольтметры, гальванометры);для измерения тока (амперметры, миллиамперметры, гальванометры);для измерения мощности (ваттметры);для измерения энергии (электрические счетчики);для измерения угла сдвига фаз (фазометры);для измерения частоты тока (частотомеры);для измерения сопротивлений (омметры).

Классификация электроизмерительных приборов по роду тока:
постоянного;переменного однофазного;переменного трехфазного тока.
Классификация электроизмерительных приборов по степени точности: по степени точности приборы подразделяются на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; и 4,0. Класс точности не должен превышать приведенной относительной погрешности прибора, которая определяется по формуле:
Электромеханические измерительные приборы преобразуют входную электрическую величину, в механическую энергию поворотного измерительного механизма, на котором жестко закреплена стрелка-указатель.Угол поворота стрелки зависит от величины и скорости изменения приложенного к измерительному механизму электромагнитного поля, созданного входным сигналом.Вращение поворотного механизма осуществляется под действием двух противоположно направленных моментов: вращающий момент М, определяемый для всех приборов скоростью изменения электромагнитного поля и противодействующий момент, который создается пружинами различного вида. Закручивающиеся пружины выполняются из оловянно-цинковой бронзы. С их помощью создается тормозной момент, подводится ток к подвижной части механизма, и производится корректировка показаний прибора (установка на ноль)
Все множество электронных измерительных приборов разделяется на следующие классы. Класс В - измерители напряжений. Класс Г - измерительные генераторы сигналов и измерительные усилители. Класс Е- приборы для измерения распределенных параметров электрических цепей. Класс С - приборы для наблюдения за формой электрического сигнала. Класс Ч - приборы для измерения частоты и интервалов времени. Классы Ф и Ч - цифровые и комбинированные приборы.

Закручивающиеся пружины выполняются из оловянно-цинковой бронзы. С их помощью создается тормозной момент, подводится ток к подвижной части механизма, и производится корректировка показаний прибора (установка на ноль).
3) Аналоговые электромеханические измерительные приборы.

В них непосредственно оценивается электромагнитная энергия, подведенная к прибору непосредственно из измерительной цепи. Она преобразовывается в механическую энергию углового измерения подвижной части относительно неподвижной.Электромеханические измерительные приборы применяют для измерения тока, напряжения, мощности, сопротивления и других электрических величин на постоянном и переменном токе преимущественно промышленной частоты 50 Гц. Эти приборы относятся к приборам прямого действия. Эти приборы состоят из:1) Электрического преобразователя (измерительная цепь).2) Электромеханического преобразователя (измерительный механизм).3) Отсчетное устройство.
Измерительная цепь обеспечивает преобразование электрической измеряемой величины Х в некоторую промежуточную величину Y (ток, напряжение), функционально связанную с величиной Х. Величина Y непосредственно воздействует на измерительный механизм. По характеру преобразования измерительная цепь может представлять собой совокупность элементов (резисторов, конденсаторов, выпрямителей, термопар).

Различные измерительные цепи позволяют использовать один и тот же измерительный механизм при измерениях разнородных величин (ток, напряжение, сопротивление), меняющихся в широких пределах.
4) Классы точности измерения электроизмерительных приборов.Определение значений погрешностей измерений по классам точности измерений
Следует помнить, что никакое измерение, т.е. сравнение с эталонной величиной, не может быть выполнено абсолютно точно. Результат измерения всегда содержит некоторую ошибку. Кроме того, надо учесть, что измерение проводится не путем сравнения с самим эталоном, а с помощью измерительного прибора (который при поверке был сравнен с эталоном). Очевидно, что, измеряя с помощью этого измерительного прибора, мы не можем сделать ошибки меньшей, чем та, которая определяется погрешностью измерительного устройства.

Разность между показаниями прибора и действительным значением измеряемой величины называется абсолютной погрешностью D А.

D А = ê А ИЗМ – А ДЕЙСТ ê.

(1)

Отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах, называется относительной погрешностью:

.

(2)

Приведенные определения относительной и абсолютной погрешности не дают возможности узнать их величину, так как действительное значение измеряемой величины нам неизвестно. Определить величины погрешностей при электрических измерениях становится возможным, если известен класс точности прибора (g_{КЛ Т}). Он дает предельную абсолютную погрешность, выраженную в процентах от номинального показания прибора (максимального при данном пределе измерения) А _НОМ:

gКЛ Т = .

(3)

Класс точности указан на шкале прибора (рис. 6).Зная класс точности прибора, можно легко определить абсолютную погрешность измерения D А:

D А = .

(4)

Например, для катушки сопротивления в 1000 Ом класса точности 0,05 абсолютная погрешность:

D А = = 0,5 (Ом).

Относительную погрешность также можно вычислить через класс точности прибора. По определению относительная погрешность:

.

(5)

Учитывая, что действительное значение измеряемой величины А _ДЕЙСТ и показания прибора А _ИЗМ примерно равны (А _ДЕЙСТ» А _ИЗМ), и, используя формулу (4), получаем:

.

(6)

Видно, что относительная погрешность измерений будет тем меньше, чем ближе снимаемые показания к номинальному значению для данного прибора, т.е. к концу шкалы. Следовательно, при работе с многопредельными ЭИП нужно так выбирать предел измерения прибора, чтобы показания считывались со второй половины шкалы. Следует помнить, что номинальное значение многопредельного ЭИП определяется положением, в котором стоит переключатель пределов при данном измерении.

При работе с многопредельными приборами нужно внимательно рассчитывать цену одного деления шкалы Ц_Д. Под делением следует понимать не разность между штрихами, а разность между ними в соответствии с оцифровкой шкалы. Цена деления равномерной шкалы равна отношению номинального значения показания прибора (предела измерения) к общему числу делений N на шкале прибора: Ц_Д= . Численное значение измеряемой величины А _{И ЗМ}равно цене деления Ц_Д, умноженной на измеренное число делений N _{И ЗМ} по шкале:

А ИЗМ = ЦД· N ИЗМ.

(7)

Рассмотрим примеры определения погрешностей для многопредельных ЭИП.