Типы измерительных приборов

Лекция Основные понятия измерения, погрешности измерений. Классификация электроизмерительных приборов.

Общие сведения об измерениях

Измерение – это опытное определение значений конкретной физической величины с помощью специального технического средства – измерительного прибора и выражение этих значений в принятых единицах.

Технические средства, используемые при проведении электрических измерений, называются средствами электрических измерений.

Различают следующие виды средств электрических измерений:

• Меры;

• Электроизмерительные приборы;

• Измерительные преобразователи;

• Электроизмерительные установки;

• Измерительные информационные системы.

Меры электрических величин служат для воспроизведения электрических величин (сопротивления, индуктивности, емкости, ЭДС и др.) заданного размера. К мерам электрических величин относятся измерительные резисторы, катушки индуктивности, измерительные конденсаторы, нормальные элементы и др.

Электроизмерительный прибор – это техническое средство измерений электрических и магнитных величин: тока, напряжения, мощности, электрической энергии, магнитного потока, емкости, индуктивности, частоты и т.д., в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный преобразователь – это средство электрических измерений, представляющее основную часть измерительного прибора, в котором измеряемая величина преобразуется в другую физическую величину в виде, удобном для подачи на индикаторные или регистрирующие устройства.

Электроизмерительные преобразователи делятся на две группы:

• преобразователи электрических величин в электрические (шунты, делители напряжения, трансформаторы, усилители и др.);

• преобразователи неэлектрических величин в электрические (термо- и тензорезисторы, пьезоэлектрические, электростатические, магнитоэлектрические, гальваномагнитные и др. преобразователи).

Измерительная установка – это несколько объединенных средств электрических измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте и выполняющих определенные функции, обусловленные назначением установки. При помощи таких установок производят более сложные и точные измерения, чем при помощи отдельных измерительных приборов. Электроизмерительные установки используются, например, для поверки и градуировки электроизмерительных приборов, при проведении исследований свойств проводниковых, магнитных и изоляционных материалов, испытании электрических машин и др.

Измерительная информационная система представляет собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Измерительные информационные системы предназначены для автоматического получения измерительной информации от ряда ее источников, а также для передачи и обработки этой информации.

Примером измерительной информационной системы является АСКУЭ – автоматизированная система контроля и учета электроэнергии, широко используемая на объектах жилищно-коммунального хозяйства.

Электроизмерительные приборы бывают аналоговые и цифровые.

В аналоговых приборах наблюдаемые показания являются непрерывными функциями измеряемых величин.

В цифровых приборах измеряемые величины преобразуются в дискретные сигналы и представлены в цифровой форме.

Все измерения в зависимости от способа получения результата делятся на прямые и косвенные.

Виды погрешностей

При любом измерении неизбежно некоторое расхождение между измеренным А_И и действительным А_Д значениями измеряемой величины, называемое погрешностью измерения.  

Разность между показаниями прибора А_И и действительным значением измеряемой величины А_Д называется абсолютной погрешностью измерения и выражается в единицах измеряемой величины: DА = А_И – А_Д.

Оценкой точности произведенного измерения является относительная погрешность, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности DА к действительному (истинному) значению измеряемой величины А_Д, выраженное обычно в процентах:

Точность измерения, связанная с точностью самого прибора, оценивается приведенной погрешностью g, которая в свою очередь определяется отношением абсолютной погрешности DА к нормированному значению измеряемой величины А_Н:

Отсюда следует, что абсолютная погрешность измерения может быть определена, как произведение приведенной погрешности g и нормированного значения измеряемой величины А_Н:

Нормированное значение измеряемой величины А_Н для большинства приборов определяется верхним пределом или диапазоном измерения по шкале.

По своему характеру погрешности делятся на систематические, случайные и промахи.

В свою очередь, систематическая погрешность, присущая прибору, подразделяется на основную погрешность, обусловленную особенностями конструкции и несовершенством изготовления и дополнительную погрешность, вызываемую влиянием на показания приборов различных внешних факторов (температура, влажность, давление, вибрации, внешние магнитные поля и т.д.).

Допустимое значение основной погрешности электроизмерительного прибора характеризует его класс точности.

Все электроизмерительные приборы подразделяются на восемь классов точности: 0,05; 0.1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2.5; 4,0.

Число, обозначающее класс точности, указывает на наибольшее допустимое значение основной погрешности прибора, выраженное в процентах.

Типы измерительных приборов

По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы подразделяются на амперметры, вольтметры, ваттметры, счетчики электрической энергии, частотомеры, фазометры, омметры и т.д. Условное обозначение прибора по роду измеряемой величины наносится на лицевую сторону прибора.