Чувствительность и цена деления измерительного прибора

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

.

ВеличинаС=1/S, обратная чувствительности, называется ценой де­ления прибора. Цена деления прибора определяет значение измеряе­мой физиче­ской величины, вызывающей отклонение указателя прибора (стрелочного, цифро­вого, светового, вибрационного) на одно мини­мальное деление.

Цена деления зави­сит от верхнего и нижнего преде­лов изме­рения и от числа делений шкалы. На рис. 5 показана шкала при­бора, рассчитанного на измерение постоян­ного тока в преде­лах от 0 до 300 mA, шкала которого имеет 60 делений. Цена де­ления такого при­бора равна отношению верхнего предела измерения к об­щему коли­че­ству делений шкалы, т.е., , чувстви­тельность .

Погрешности электроизмерительных приборов

Абсолютно точно измерить электрические величины с помощью приборов невозможно из-за целого ряда причин (конструктивное несо­вершенство самих приборов, влияние внешних факторов и т.п.). Для оценки точности самих измерительных приборов служит их приведен­ная погрешность. Приведенная погрешность _п определяет в процен­тах отношение абсолютной погрешности A к верхнему пре­делу измере­ния прибора (у многопредельных приборов к верх­нему пре­делу на соот­ветствующем диапазоне):

.

Классом точности  прибора называется наибольшая возможная при­веденная погрешность прибора:

,

где A_max - наибольшая возможная абсолютная погрешность при­бора.

Для электроизмерительных приборов стандартом установлены сле­дующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.

Пример. Имеется амперметр класса 0,5 с пределом измерения тока I_max = 2A. Рассчитать приборную погрешность этого амперметра - I.

Максимальная абсолютная погрешность, исходя из класса точно­сти прибора, определяется по формуле

.

В качестве приборной погрешности этого амперметра можно при­нять половину I_max , т.е. .

Следует отметить, что класс точности средств измерений не явля­ется показателем точности измерения, т.к. на результат измерения влияют, помимо инструментальной, методические и субъективные по­грешности.

Фронтальная лабораторная работа №1 Определение цены деления прибора

Цель работы: определение цены деления исследуемого прибора по напряжению и по току.

Оборудование: исследуемый прибор ИП, многопредельные контроль­ные вольтметр и миллиамперметр, реостат.

Задание 1. Определение цены деления исследуемого прибора по напряжению.

Порядок выполнения задания

1. Собрать цепь по схеме на рис. 6. К делителю напряжения R подключают исследуемый прибор ИП и параллельно ему кон­трольный вольтметр V.

2.Определить цену деления контрольного вольтметра:

,

где U_пред - верхний предел измерения контрольного вольтметра;

n_общ - общее количество делений шкалы контрольного вольт­метра.

3. Движок потенциометра поставить в положение, при котором подавае­мое в цепь напряжение будет минимальным.

4. Подать напряжение питания на схему. Затем, перемещая дви­жок потенциометра, установить на исследуемом приборе количество деле­ний , равное 5,10,15,20,25, и определить соответствующее количе­ство деле­ний на контрольном вольтметре. Результаты измерений занести в табл. 1.

Таблица 1

N	Сk	nk	Uk	n	C		Cсл		Cпр	C	
	В/дел	Дел	В	дел	В/дел	В/дел	В/дел	В/дел	В/дел	В/дел	%
1				5
2				10
3				15
4				20
5				25

5. Определить напряжение U_k, которое показывает контрольный вольтметр для каждого значения n_k: U_k = С_k n_k.

Так как оба прибора подключены параллельно, то напряжение на контрольном приборе и исследуемом одинаково. Поэтому цена деления исследуемого прибора по напря­жению С определяется для каждого n как , а затем находится среднее арифметическое <C>.

6. Рассчитать величину доверительного интервала по формуле:

,

где - случайная погрешность, - приборная погрешность.

Случайная погрешность <C_сл> находится как среднее арифметическое аб­солютных погрешностей C_сл отдельных измерений. Здесь приведен упро­щенный метод учета случайных погрешностей. Более точный метод приведен в приложении II.

Приборная погрешность определяется, исходя из класса точности прибора (см. стр.7).

7. Вычислить относительную погрешность ИП: .

8. Окончательный результат измерения цены деления прибора по напряжению записать в виде: .

9. Определить верхний предел исследуемого прибора по напряже­нию: , где - общее число делений шкалы иссле­дуемого прибора.

Задание 2. Определение цены деления исследуемого прибора по току.

Порядок выполнения задания

1. Собрать цепь по схеме на рис. 7. Реостат R, исследуемый при­бор ИП и контрольный миллиам­перметр соединяют последовательно.

2. Определить цену деления контрольного миллиамперметра:

,

где - верхний предел из­мерения контрольного миллиампер­метра;

- общее количество делений шкалы контрольного мил­лиампер­метра.

3. Движок реостата установить на максимум сопротивления, т.е. на минимум тока в цепи.

4. Подать напряжение на схему. Перемещая дви­жок реостата, установить на исследуемом приборе последовательно количество де­лений , равное 5,10,15,20,25, записать соответствующее количе­ство деле­ний на контрольном миллиамперметре в табл. 2.

5. Ток , который показывает контрольный миллиамперметр, опре­делить для каждого значения как.

Так как оба прибора подключены последовательно, то через них идет одинаковый ток. Поэтому цену деления исследуемого прибора по току С можно определить для каждого как , а затем найти - среднее арифметическое.

Таблица 2

N	Сk	nk	Ik	n	C		Cсл		Cпр	C	
		дел	мА	дел							%
1				5
2				10
3				15
4				20
5				25

6. Вычислить погрешность измерений и записать окончательный результат (см. Задание 1, п.6-8).

7.Определить верхний предел исследуемого прибора по току:

,

где - общее число делений шкалы исследуемого прибора.

Задание 3. Определение сопротивления исследуемого прибора.

Сопротивление исследуемого прибора определить, используя закон Ома, по формуле:

.