Точність вимірювальних приладів

На всіх електровимірювальних приладах вказано їх клас точності (цифра на шкалі, як правило, в колі). Клас точності показує максимальну відносну похибку вимірювань при повному відхиленні стрілки приладу, виражену у відсотках. Наприклад, амперметр класу точності 1.5 з верхньою межею вимірювання 1 А дає при повному відхиленні стрілки абсолютну похибку

I = (1 А/100)1.5 = 15 мА.

Ця абсолютна похибка однакова при рівномірній шкалі, а для нерівномірної збільшується в напрямку до початку шкали. Відносна похибка завжди зростає при зміщенні до початку шкали. Тому прилад необхідно вибирати так, щоб вимірювання відбувалось у другій половині шкали.

4.6.2. Вимірювання сили струму, напруги, ерс, опору в електричному колі

За призначенням електровимірювальні прилади поділя­ють на:

а) Прилади для вимірювання сили струму: амперметри (А), міліамперметри (мА), мікроамперметри (мкА) і гальванометри (G), шкали яких проградуйовані у відповідних оди­ни­цях. На пристроях для комутації (клеми, гнізда, перемикачі границь вимірювання) вказані верхні межі вимірю­ван­ня при відповідній комутації. Межі вимірювання розширюють за допомогою шунтів – спеціальних резисторів, які вмикаються паралельно до приладу.

б) Прилади для вимірювання напруги – вольтметри, мі­лі­вольт­­метри, кіловольтметри, а також гальванометри. На шкалі позначають одиниці вимірювання чи назву приладу. Межі вимірювання розширюють за допомогою резисторів, які підключають послідовно; верхні межі вимірюваної величини вказані на пристроях для комутації.

На всіх приладах, перерахованих в пунктах а) та б), вказані і значення величини їх опору, а на гальванометрах також ціна поділки і чутливість.

в) Прилади для вимірювання потужності – ватметри – виконують множення сили струму на напругу. Ці прилади, як правило, електродинамічної системи.

Комбіновані прилади, призначені для одночасного вимі­рю­вання сили струму, напруги й опору, є приладами магні­то­електричної системи, мають декілька шкал і додаткових опорів, систему комутації, джерела струму та випрямляч.

Крім перерахованих приладів, які вимірюють основні електричні величини, існує ще ряд приладів спеціального призначення – частотоміри, фазоміри, вимірювачі ємності, індуктивності, добротності контурів тощо.

Вимірювання опорів

О

Мал. 4.44.

пір будь-якого провідника найбільш просто можна визначити за допомогою амперметра і вольтметра: R = U/I. При цьому вважають, що струм, який йде через вольтметр, малий по­рів­няно зі струмом у провід­нику. Точність такої методики визначається точністю амперметра і вольтметра і, як правило, не дуже велика (7 ~ 10%).

Для більш точних вимірю­вань опорів використовують метод порів­нянь невідомого опору з відомим. Це здійснюють за допомогою місткової схеми, зображеної на мал. 4.44: r₁, r₂, r₃ – відомі опори, r_х – невідомий, G – чутливий гальванометр. Опори плечей моста змінюють і підбирають таким чином, щоб струм гальванометра дорів­ню­вав нулю. В цьому випадку:

r₁/r₂ = r₃/r_х  r_х = (r₂r₃)/r₁. (4.97)

Отже, знаючи опори r₁, r₂, r₃, можна знайти невідомий опір r_х. Доведемо рівність (4.97). Струм через гальванометр не йтиме, якщо потенціали точок в і г будуть рівними: _в = _г, а це буде у випадку, коли спад напруги на опорі r₁ буде дорівнювати спаду напруги на опорі r₂: U_aв = U_аг, де U_ав = I_в r₁; U_аг = I_гr₂; I_в і I_г – сили струму у відповідних ділянках розгалуженого кола. Тобто струм через гальванометр дорівнює нулю, якщо виконується рів­ність:

I_вr₁ = I_гr₃,  I_в/I_г = r₃/r₁. (4.98)

З іншого боку, сили струму у ділянках обернено пропорційні до опору цих ділянок:

. (4.99)

Підставивши (4.99) у (4.98), отримаємо (4.97).

Місткова схема використовується в багатьох приладах, наприклад, в болометрі – приймачі теплового випроміню­ван­ня. У цьому випадку одним із чотирьох плечей електричного моста є чутливий до змін температури елемент, найчастіше напівпровідниковий резистор (термістор). При попаданні потоку випромінювання на теплочутливий елемент баланс моста порушується і через гальванометр йде струм, величина якого залежить від інтенсивності падаючого потоку.

У реографі місткова схема використовується для спостереження змін опору провідника (яким є ділянка біологічної тканини), обумовлених змінами його об’єму, котрі відбува­ють­ся протягом кардіо­цик­лу.