Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Точность измерений и погрешности в физике — определение и формулы с примерами

Точность измерений и погрешности в физике — определение и формулы с примерами

При измерении разных физических величин мы получаем их числовые значения с определенной точностью. Например, при определении размеров листа бумаги (длины, ширины) мы можем указать их с точностью до миллиметра; размеры стола – с точностью до сантиметра, размеры дома, стадиона – с точностью до метра.

Нет необходимости указывать размеры стола с точностью до миллиметра, а размеры стадиона с точностью до сантиметра или миллиметра. Мы сами в каждой ситуации, опыте и эксперименте определяем, с какой точностью нам нужны данные физические величины. Однако очень важно оценивать, насколько точно мы определяем физическую величину, какую ошибку (погрешность) в ее измерении допускаем.

При измерении мы не можем определить истинное значение измеряемой величины, а только пределы, в которых она находится.

Пример:

Измерим ширину стола рулеткой с сантиметровыми и миллиметровыми делениями на ней (рис. 5.1). Значение наименьшего деления шкалы называют ценой деления и обозначают буквой С. Видно, что цена деления рулетки С = 1 мм (или 0,1 см).

Совместим нулевое деление рулетки с краем стола и посмотрим, с каким значением
шкалы линейки совпадает второй край стола (рис. 5.1). Видно, что ширина стола составляет чуть больше 70 см и 6 мм, или 706 мм. Но результат наших измерений мы запишем с точностью до 1 мм, то есть L = 706 мм.

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Абсолютная погрешность измерения ∆ (ДЕЛЬТА)

Из рис. 5.1 видно, что мы допускаем определенную погрешность и определить ее «на глаз» достаточно трудно. Эта погрешность составляет не более половины цены деления шкалы рулетки. Эту погрешность называют погрешностью измерения и помечают ∆L («дельта эль»). В данном эксперименте ее можно записать
Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Сам результат измерения принято записывать таким образом: ширина стола L = (706,0 ± 0,5) мм, читают: 706 плюс-минус 0,5 мм. Эти 0,5 мм в нашем примере называют абсолютной погрешностью. Значения измеряемой величины (706,0 мм) и абсолютной погрешности (0,5 мм) должны иметь одинаковое количество цифр после запятой, то есть нельзя записывать 706 мм ± 0,5 мм.

Такая запись результата измерения означает, что истинное значение измеряемой величины находится между 705,5 мм и 706,5 мм, то есть 705,5 мм ≤ L ≤ 706,5 мм.

Относительная погрешность измерения ε (ЭПСИЛОН)

Иногда важно знать, какую часть составляет наша погрешность от значения
измеряемой величины. Для этого разделим 0,5 мм на 706 мм. В результате получим: Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами. То есть наша ошибка составляет 0,0007 долю ширины стола, или 0,0007 · 100% = 0,07%. Это свидетельствует о достаточно высокой точности измерения. Эту погрешность называют относительной и обозначают греческой буквой (эпсилон):

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами(5.1)

Относительная погрешность измерения свидетельствует о качестве измерения. Если длина какогото предмета равна 5 мм, а точность измерения – плюс-минус 0,5 мм, то относительная погрешность будет составлять уже 10%.

Стандартная запись результата измерений и выводы

Таким образом, абсолютная погрешность в примере 5.1. составляет ∆L = 0,5 мм, а результат измерений следует записать в стандартном виде: L = (706,0 Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами0,5) мм — Опыт выполнен с относительной погрешностью 0,0007 или 0,07%.

На точность измерения влияет много факторов, в частности:

  1. При совмещении края стола с делением шкалы рулетки мы неминуемо допускаем погрешность, поскольку делаем это «на глаз» — смотреть можно под разными углами.
  2. Не вполне ровно установили рулетку.
  3. Наша рулетка является копией эталона и может несколько отличаться от оригинала.

Все это необходимо учитывать при проведении измерений.

  • Измерения в физике всегда неточны, и надо знать пределы погрешности измерений, чтобы понимать, насколько можно доверять результатам.
  • Абсолютную погрешность измерения можно определить как половину цены деления шкалы измерительного прибора.
  • Относительная погрешность есть частное от деления абсолютной погрешности на значение измеряемой величины: Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерамии указывает на качество измерения. Ее можно выразить в процентах.

Измерительные приборы

Устройства, с помощью которых измеряют физические величины, называют измерительными приборами.

Простейший и хорошо известный вам измерительный прибор — линейка с делениями. На ее примере вы видите, что у измерительного прибора есть шкала, на которой нанесены деления, причем возле некоторых делений написано соответствующее значение физической величины. Так, значения длины в сантиметрах нанесены на линейке возле каждого десятого деления (рис. 3.11). Значения же, соответствующие «промежуточным» делениям шкалы, можно найти с помощью простого подсчета.

Читайте так же:
Горизонтально строгальный станок по металлу

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Разность значений физической величины, которые соответствуютближайшим делениям шкалы, называют ценой деления прибора. Ёе находят так: берут ближайшие деления, возле которых написаны значения величины, и делят разность этих значений на количество промежутков между делениями, расположенными между ними.

Например, ближайшие сантиметровые деления на линейке разделены на десять промежутков. Значит, цена деления линейки равна 0,1 см = 1 мм.

Как определяют единицы длины и времени

В старину мерами длины служили большей частью размеры человеческого тела и его частей. Дело в том, что собственное тело очень удобно как «измерительный прибор», так как оно всегда «рядом». И вдобавок «человек есть мера всех вещей»: мы считаем предмет большим или малым, сравнивая его с собой.

Так, длину куска ткани измеряли «локтями», а мелкие предметы — «дюймами» (это слово происходит от голландского слова, которое означает «большой палец»).

Однако человеческое тело в качестве измерительного прибора имеет существенный недостаток: размеры тела и его частей у разных людей заметно отличаются. Поэтому ученые решили определить единицу длины однозначно и точно. Международным соглашением было принято, что один метр равен пути, который проходит свет в вакууме за 1/299792458 с. А секунду определяют с помощью атомных часов, которые сегодня являются самыми точными.

Можно ли расстояние измерять годами

Именно так и измеряют очень большие расстояния — например, расстояния между звездами! Но при этом речь идет не о годах как промежутках времени, а о «световых годах». А один световой год — это расстояние, которое проходит свет за один земной год. По нашим земным меркам это очень большое расстояние — чтобы убедиться в этом, попробуйте выразить его в километрах! А теперь вообразите себе, что расстояние от Солнца до ближайшей к нему звезды составляет больше четырех световых лет! И по астрономическим масштабам это совсем небольшое расстояние: ведь с помощью современных телескопов астрономы тщательно изучают звезды, расстояние до которых составляет много тысяч световых лет!

Что надо знать об измерительных приборах

Приступая к измерениям, необходимо, прежде всего, подобрать приборы. Что надо знать об измерительных приборах?

Минимальное (нижний предел) и максимальное (верхний предел) значения шкалы прибора — это пределы измерения. Чаще всего предел измерения один, но может быть и два. Например, линейка имеет один предел — верхний. У линейки на рисунке 32 он равен 25 см. У термометра на рисунке 33 два предела: верхний предел измерения температуры равен +50 °С; нижний -40 °С.

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

На рисунке 34 изображены три линейки с одинаковыми верхними пределами (25 см). По эти линейки измеряют длину с различной точностью. Наиболее точные результаты измерений дает линейка 7, наименее точные — линейка 3. Что же такое точность измерений и от чего она зависит? Для ответа на эти вопросы рассмотрим сначала понятие цена деления шкалы прибора.

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Цена деления — это значение наименьшего деления шкалы прибора.

Как определить цену деления шкалы? Для этого необходимо:

  1. выбрать на шкале линейки два соседних значения, например 3 см и 4 см;
  2. подсчитать число делений (не штрихов!) между этими значениями; например, на линейке 1 (см. рис. 34) число делений между значениями 3 см и 4 см равно 10;
  3. вычесть из большего значения меньшее (4 см — 3 см = 1 см) и результат разделить на число делений.

Полученное значение и будет ценой деления шкалы прибора. Обозначим ее буквой С.

  • Для линейки 1: Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами
  • Для линейки 2: Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами
  • Для линейки 3: Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Точно так же можно определить и цену деления шкалы мензурок 1 и 2 (рис. 35). Цена деления шкалы мензурки 1:

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Цена деления шкалы мензурки 2:

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

А какими линейкой и мензуркой можно измерить точнее?

Измерим один и тот же объем мензуркой 1 и мензуркой 2. Но показаниям шкал в мензурке 1 объем воды V = 35 мл; в мензурке 2 — V = 37 мл.

Понятно, что точнее измерен объем воды мензуркой 2, цена деления которой меньше Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерамиЗначит, чем меньше цена деления шкалы, тем точнее можно измерить данным прибором. Говорят: мензуркой 1 мы измерили объем с точностью до 5 мл (сравните с ценой деления шкалы Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами), мензуркой 2 — с точностью до 1 мл (сравните с ценой деления Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами). Точность измерения температуры термометрами 1 и 2 (рис. 36) определите самостоятельно.

Читайте так же:
Изделия из перфорированного листа

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Итак, любым прибором, имеющим шкалу, измерить физическую величину можно с точностью, не превышающей цены деления шкалы.

Линейкой 1 (см. рис. 34) можно измерить длину с точностью до 1 мм. Точность измерения длины линейками 2 и 3 определите самостоятельно.

Главные выводы:

  1. Верхний и нижний пределы измерения — это максимальное и минимальное значения шкалы прибора.
  2. Цена деления шкалы равна значению наименьшего деления шкалы.
  3. Чем меньше цена деления шкалы, тем точнее будут проведены измерения данным прибором.

Для любознательных:

В истории науки есть немало случаев, когда повышение точности измерений давало толчок к новым открытиям. Более точные измерения плотности азота, выделенного из воздуха, позволили в 1894 г. открыть новый инертный газ — аргон. Повышение точности измерений плотности воды привело к открытию в 1932 г. одной из разновидностей тяжелых атомов водорода — дейтерия. Позже дейтерий вошел в состав ядерного горючего. Оценить расстояния до звезд и создать их точные каталоги ученые смогли благодаря повышению точности при измерении положения ярких звезд на небе.

Пример решения задачи

Для измерения величины угла используют транспортир. Определите: 1) цену деления каждой шкалы транспортира, изображенного на рисунке 38; 2) значение угла BАС, используя каждую шкалу; укажите точность измерения угла ВАС в каждом случае.

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Решение:

1) Цена деления нижней шкалы:

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Цена деления средней шкалы:

Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

Цена деления верхней шкалы:

2) Определенный но нижней шкале с точностью до 10° Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерамиопределенный по средней шкале с точностью до 5° Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерамиопределенный по верхней шкале с точностью до 1° Точность измерений и погрешности в физике - определение и формулы с примерами

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Оценка абсолютной погрешности прямых измерений

Систематические погрешности (ошибки) обычно остаются постоянными на протяжении всей серии измерений. Например, при переключении шкалы вольтметра с одного предела на другой меняется его внутреннее сопротивление, что может внести в последующие измерения систематическую погрешность.

Систематические погрешности надо стараться отслеживать и учитывать, корректируя полученные результаты, т.е. исправляя их на необходимую величину. Однако обнаружение систематических погрешностей требует, как правило, дополнительных более точных или альтернативных экспериментов, проведение которых невозможно в рамках лабораторных работ. В этих случаях достаточно указать возможный источник ошибок.

Все остальные погрешности являются случайными.

Промахи грубые ошибки, обычно они связаны с неправильным отсчетом по шкале прибора, нарушением условий эксперимента и т.д. Их надо отбросить. В сомнительных случаях вопрос о том, является ли данный результат промахом, решают с помощью повторного, если возможно, более точного эксперимента или привлекая математические методы обработки полученных результатов, изучение которых лежит за рамками излагаемого элементарного анализа оценки погрешностей.

Приборные погрешности определяются двумя факторами:

1. классом точности прибора, связанным с его устройством – элементной базой и принципом действия.

Абсолютная погрешность через класс точности оценивается следующим образом:
(Dx) к.т.= (g/100)A,
где g — класс точности в %, указанный на панели прибора,
А= Аmax – предел измерения для стрелочных приборов, либо А есть текущее значение для магазинов сопротивления, индуктивности, емкости;

2. ценой делений шкалы прибора:

где h – цена деления шкалы прибора, т.е. расстояние между ближайшими штрихами шкалы, выраженное в соответствующих единицах измерения.
Погрешности разброса возникают вследствие различия экспериментальных значений при многократном повторении измерений одной и той же величины. Простейший способ определения (Dх)р дает метод Корнфельда , который предписывает следующий образ действий, если физическая величина х измерена n раз:

1) имея х1 , …,хn – значений измеряемой величины х, выбираем из хmax и хmin и находим среднее значение х:
;
2) находим абсолютную погрешность Dxр =
3) Записываем результат в виде: с , где a — доверительная вероятность того, что истинное значение измеренной величины находится на отрезке .
Доверительная вероятность определяет собой долю средних значений х, полученных в аналогичных сериях измерений, попадающих в доверительный интервал. (Эта формула доказывается в теории ошибок.)
Недостатком метода Корнфельда является то обстоятельство, что вероятность приводимого результата определяется исключительно количеством n проведенных измерений и не может быть изменена посредством увеличения или уменьшения доверительного интервала ± Dх. Такую возможность предусматривает несколько более сложный метод расчета погрешностей Стьюдента [2,3,7]. Последовательность расчета погрешностей этим методом такова:

Читайте так же:
Кабель канал на пол под провода

1) Вы измерили и получили несколько i = 1. m значений случайной
величины i. Сначала исключаем промахи, то есть заведомо неверные
результаты.
2) По оставшимся n значениям определяем среднее значение величины :
i
3) Определяем среднеквадратичную погрешность среднего значения :

i
4) Задаемся доверительной вероятностью a. По таблице коэффициентов
Стьюдента (Приложение 1) определяем по известному значению
числа измерений n и доверительной вероятности a коэффициент
Стьюдента tan.
5) Определяем погрешность среднего значения величины (доверительный интервал)
D= tan s<X>
6) Записываем результат
= ( ± D ) с указанием доверительной вероятности a.

В научных статьях обычно приводят доверительный интервал
D = s<X>,

соответствующий доверительной вероятности α =0,7. Такой интервал называется стандартным, при его использовании часто значение доверительной погрешности не приводят. Использование метода Стьюдента является необходимым, когда требуется знать значение физических параметров с заданной доверительной вероятностью (как в ряде лабораторных работ). На практике доверительная вероятность погрешности разброса выбирается в соответствии с доверительной вероятностью, соответствующей классу точности измерительного прибора.
Для большинства исследований, в которых не выдвигается жестких требований к вероятности полученных результатов, метод Корнфельда является вполне приемлемым.
В теории ошибок показывается, что результирующая погрешность , если все эти погрешности рассчитаны для одной и той же доверительной вероятности. На практике, т.к. суммарная погрешность округляется до одной значащей цифры, достаточно выбрать максимальную из трех вычисленных погрешностей, и если она в 3 или более раз превосходит остальные, принять ее за погрешность измеренной величины, при этом фактор, с которым связана эта погрешность и будет в данном случае определять собой точность (а вернее — погрешность) эксперимента (подробнее см. в работе [1]).

Расшифровка обозначений класса точности

Расшифровка обозначений класса точности

Класс точности — основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения.

Погрешность может нормироваться, в частности, по отношению к:

  • результату измерения (по относительной погрешности). В этом случае, по ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68), цифровое обозначение класса точности (в процентах) заключается в кружок.
  • длине (верхнему пределу) шкалы прибора (по приведенной погрешности)

Для стрелочных приборов принято указывать класс точности, записываемый в виде числа, например, 0,05 или 4,0. Это число дает максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне работы прибора. Так, для вольтметра, работающего в диапазоне измерений 0 — 30 В, класс точности 1,0 определяет, что указанная погрешность при положении стрелки в любом месте шкалы не превышает 0,3 В. Соответственно, среднее квадратичное отклонение s прибора составляет 0,1 В.

Относительная погрешность результата, полученного с помощью указанного вольтметра, зависит от значения измеряемого напряжения, становясь недопустимо высокой для малых напряжений. При измерении напряжения 0,5 В погрешность составит 60 %. Как следствие, такой прибор не годится для исследования процессов, в которых напряжение меняется на 0,1 — 0,5 В.

Обозначение класса точности

Обычно цена наименьшего деления шкалы стрелочного прибора согласована с погрешностью самого прибора. Если класс точности используемого прибора неизвестен, за погрешность s прибора всегда принимают половину цены его наименьшего деления. Понятно, что при считывании показаний со шкалы нецелесообразно стараться определить доли деления, так как результат измерения от этого не станет точнее.

Следует иметь в виду, что понятие класса точности встречается в различных областях техники. Так в станкостроении имеется понятие класса точности металлорежущего станка, класса точности электроэрозионных станков (по ГОСТ 20551).

Обозначения класса точности могут иметь вид заглавных букв латинского алфавита, римских цифр и арабских цифр с добавлением условных знаков. Если класс точности обозначается латинскими буквами, то класс точности определяется пределами абсолютной погрешности. Если класс точности обозначается арабскими цифрами без условных знаков, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности и в качестве нормирующего значения используется наибольший по модулю из пределов измерений. Если класс точности обозначается арабскими цифрами с галочкой, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности, но в качестве нормирующего значения используется длина шкалы. Если класс точности обозначается римскими цифрами, то класс точности определяется пределами относительной погрешности.

Аппараты с классом точности 0,5 (0,2) начинают работать в классе от 5 % загрузки. а 0,5s (0,2s) уже с 1 % загрузки.

Читайте так же:
Какова жесткость системы из двух пружин

Классы точности средства измерений

Класс точности средства измерений, как правило, выражается пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Пределы допускаемых значений основной и дополнительной погрешностей могут быть выражены в форме абсолютной, относительной или приведенной погрешностей. Это зависит от характера изменения погрешностей средства измерений в пределах диапазона измерений и условий его применения и назначения.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности определяются в виде

где а и b – положительные числа; х – значения измеряемой величины.

Пределы допускаемой основной относительной погрешности определяются по формуле:

где q – положительное число, если Dx определяется по выражению

где xk – больший (по модулю) из пределов измерений для заданного диапазона средства измерений:

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности, %, определяются по формуле.

где Dх – пределы допускаемой абсолютной погрешности, определяемые по формуле; р — положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел: 1·10 n ; 1,5·10 n ; 2·10 n ; 2,5·10 n ; 4·10 n ; 5·10 n ; 6·10 n ; (n= 1; 0; -1; -2; -3; …).

Числа с, d, q и р определяют значение класса точности измерительного средства измерений.

Классы точности средств измерений обозначаются условными знакам (буквами, цифрами). Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых выражают в форме приведенной погрешности или относительной погрешности, классы точности обозначаются числами, равными этим пределам в процентах.

Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком, например

2,5

Значение приведенной погрешности кружком не обводят, например 2,5.

Если погрешность нормирована в процентах от длины шкалы, то под обозначением класса ставится знак Ú.

Если погрешность нормирована в соответствии формулой (59), то класс точности обозначается как c/d, например 0,02/0,01.

Пример 1.На шкале амперметра с пределами измерения 0…10 А нанесено обозначение класса точности 2,5. Это означает, что для данного прибора нормирована приведенная погрешность. Подставляя в формулу

результаты задания xн = 10А и значение p = 2,5 можем рассчитать абсолютную погрешность:

В случае если бы обозначение класса точности было в виде

2,5

, то погрешность следовало бы вычислить в процентах от измеренного значения.

Так, при показаниях по шкале Iизм. = 2А, погрешность прибора не должна превышать

При показаниях по шкале Iизм=7А погрешность будет иной:

Обозначение классов точности средств измерений

(извлечения из ГОСТ 8.401-81)

Формулы выражения основной погрешностиПределы допускаемой основной погрешностиПримеры обозначения классов точности СИ в нормативной ТД
Δх=±аМ
Δх=±(a+bx)C
1,0

Классы точности приборов, нормируемые по стандарту. Верхний ряд – класс точности для приборов, имеющих только мультипликативную погрешность, который равен пределу допускаемой относительной погрешности, которая вычисляется в процентах от измеренного значения.

Нижний ряд – класс точности, выражаемый в форме приведённой или относительной погрешности.

Зная класс точности средства измерений можно из выражения

определить предельное значение допускаемой основной погрешности Δх. В этом случае можно утверждать, что действительное значение измеряемой физической величины находится в интервале

где x* — показание средства измерений.

Примеры обозначения классов точности приведены в таблице.

Пример 2.Для прибора класса точности 0,05/0,02, с диапазоном измерения 0…15А определить абсолютную погрешность измерения при показании по шкале 7А. В данном примере класс точности задан как c/d в соответствии с формулой (59), которая может быть представлена в виде

Кроме рассмотренных, по шкале прибора определяются и другие характеристики в соответствии с таблицей приведённой ниже

1 – полюсный магнит, создающий магнитное поле, 2 – полюсные наконечники, 3 – неподвижный стальной цилиндр, служащий для уменьшения сопротивления магнитной цепи. Между полюсными наконечниками и цилиндром создаётся равномерное магнитное поле. Катушка 5, намотанная на рамку 4, под действием сигнала может поворачиваться вокруг оси 6, установленной на подшипниках 7 . На оси жёстко установлена стрелка 8. Противодействующий момент создают пружины 9, служащие для подвода сигнала к обмотке прибора.

Магнитоэлектрические измерительные механизмы применяются в следующих приборах.

1. Амперметрах и вольтметрах постоянного тока. Диапазон измеряемых величин от 0.01 мА и 0.1 мВ до ≈ 10 кА и ≈ 100 кВ.

2. Омметрах. Диапазон измеряемых величин от ≈ 1000 Ом (последовательная схема соединения) до ≈ 100 Мом (параллельная схема соединения).

3. Гальванометрах для применения в качестве нуль-индикаторов, измерения малых токов, напряжений и количества электричества.

4. Магнитоэлектрических логометрах, в которых противодействующий момент создаётся не пружиной, а электрическим путём.

Измеряемый ток I протекает по катушке 1. При этом в неё втягивается ферромагнитный сердечник 2, закреплённый с эксцентриситетом на оси 3, на которой жёстко установлена стрелка 4. Отсчёт производится по шкале 5. Противодействующий момент создаётся пружиной 6. Для успокоения колебаний стрелки служит воздушный демпфер – 7.

Электромагнитные измерительные механизмы применяются в амперметрахи вольтметрахдля измерения токовинапряжений промышленной частоты. Причём, эти приборы могут работать в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Промышленностью выпускаются приборы:

1. Переносные и щитовые амперметрыклассов точности 0,5; 1,5; 2,5 для измерений малых токов ( от 5 мА до 10 А по верхнему пределу) и больших токов ( от 300 А до 10 кА по верхнему пределу измерения) при частоте до 1500 Гц.

2. Переносные и щитовые вольтметрыклассов точности 0,5; 1,5; 2,5 с верхними пределами измерений от 0,5… 600 кВ в диапазонах частот 45…1000 Гц.

Электростатические измерительные приборы.

Под действием разности потенциалов подвижный электрод (пластины 1) втягиваются между неподвижными пластинами 2. Активная поверхность взаимодействия пластин при этом изменяется. Таким образом, ось прибора 3 поворачивается, и по стрелке 5 отсчитывают показания на шкале 6. Для демпфирования колебаний служит пружина 4. Зеркальце 7, установленное на подвижной оси, служит для увеличения чувствительности прибора.

Электростатический принцип применяется главным образом в приборах для измерения напряжения – вольтметрах. Эти приборы применяются в цепях переменного и постоянного тока.

Вольтметрывыпускаются с верхними пределами измерений 30В…75кВ классов точности 0,5; 1,0; 1,5 для работы частот 30 МГц.

1 – две подвижные последовательно соединённые катушки, разделённые воздушным зазором. Ток подводится к подвижной катушке 2 через пружинки 4, создающие в то же время противодействующий момент. На оси 3 жёстко закреплена стрелка 5, в соответствии с положением которой отсчитывается показание прибора по шкале 6. В обесточенном положении подвижная катушка обычно находится под углом 135̊ к горизонту.

Электродинамический принцип применяется в приборах для измерений тока, напряжения и мощности, а также счётчиках.

1. Амперметры выпускаются с верхними пределами измерений от 5 мА до 20 А классов точности 0,1 и 0,2 в частотном диапазоне до 1500 Гц.

2. Вольтметры ( многопредельные) выпускаются с верхними пределами измерений от 1,5 до 600 В классов точности 0,1 и 0,2 в диапазоне частот до 1500 В.

3. Ваттметры, использующие электродинамический принцип, выпускаются в переносных вариантах. Классы точности: 0,1; 0,2; 0,5 с несколькими верхними пределами измерения тока и напряжения. Чаще для тока 5 и 10 А, а для напряжения 30, 75, 150, 300, 450 и 600 В. Их используют для измерений мощности постоянного и переменного тока.

4. Счётчики электрической энергии постоянного тока электродинамические. Отсчёт энергии производится по показаниям числа оборотов подвижной части измерительного механизма, градуированного в кВт∙ч.

5. Электродинамические логометры – используются для в приборах для измерения сдвига фаз между током и напряжением под нагрузкой и коэффициента мощности cos φ. Такие приборы называют – фазометрами.

Ферродинамические приборы отличаются от электродинамических тем, что неподвижная катушка 1 в них расположена на сердечнике из ферромагнитного материала. Подвижная катушка 2 располагается на сердечнике 4, а на оси установлена пружина 3.

На ферродинамическом принципе основано действие приборов для измерения мощности, а также счётчиков постоянного тока. Ферродинамические амперметры и вольтметры в настоящее время сняты с производства и промышленностью не выпускаются.

1. Ваттметры на ферродинамическом принципе выпускаются классов точности 0,2; 0,5; 1,0. Главным образом такие приборы применяют для измерения параметров переменного тока. Для постоянного тока такие приборы – не применяются.

2. Счётчики электрической энергии постоянного тока ферродинамические. Отсчёт энергии производится по показаниям числа оборотов подвижной части измерительного механизма, градуированного в кВт∙ч также как в электродинамических счётчиках.

В результате взаимодействия вихревых токов, возникающих в неподвижных электромагнитах 2 и 3, алюминиевый диск 4 поворачивается вокруг оси. Противодействующий момент создаётся спиральной пружиной 1.

На индукционном принципе основано действие счётчиков электроэнергии переменного тока.

1. Индукционные счётчики электрической энергии переменного тока. Выпускаются однофазные и трёхфазные счётчики активной (классы точности 0,5; 1,0; 2.) и реактивной энергии (классы точности 1,5; 2,0; 3.0).

Дата добавления: 2016-06-15 ; просмотров: 20514 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector