Вольтметр класс точности как измерить

Погрешности измерений

Общие сведения об измерениях. Погрешности измерений и средств измерений

Общие сведения об измерениях

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы классифицируются по различным признакам. Например, измерительные приборы можно построить на основе аналоговой схемотехники или цифровой. Соответственно их делят на аналоговые и цифровые. Ряд приборов, выпускаемых промышленностью, допускают только отсчитывание показаний. Эти приборы называются показывающими. Измерительные приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний, носят название регистрирующих.

Погрешности измерений

Погрешность является одной из основных характеристик средств измерений.

Под погрешностью электроизмерительных приборов, измерительных преобразователей и измерительных систем понимается отклонение их выходного сигнала от истинного значения входного сигнала.

Абсолютная погрешность Δa прибора есть разность между показанием прибора ах и истинным значением а измеряемой величины, т.е.

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой.

Относительная погрешность δ представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность, обычно выражаемая в процентах, равна

Приведенная погрешность γП есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности Δa к нормирующему значению апр

Нормирующее значение – условно принятое значение, могущее быть равным конечному значению диапазона измерений (предельному значению шкалы прибора).

Погрешности средств измерений

Класс точности прибора указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,05. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.

Класс точности прибора (например, амперметра) дается выражением

При установлении классов точности приборов нормируется приведенная погрешность, а не относительная. Причина этого заключается в том, что относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой величины увеличивается.

По ГОСТ 8.401-80 в качестве значений класса точности прибора используется отвлеченное положительное число из ряда:

В интервале от 1 до 100 можно использовать в качестве значений класса точности числа:

(α = 0) 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6;

(α = 1) 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.

Т.е. четырнадцать чисел 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6; 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.

Необходимо отметить, классы точности от 6,0 и выше считаются очень низкими.

Примеры решения задач

Задача №1

Определить для вольтметра с пределом измерения 30 В класса точности 0,5 относительную погрешность для точек 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В и наибольшую абсолютную погрешность прибора.

Решение

  1. Класс точности указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,5. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.

Приведенная погрешность (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению)

постоянна и равна классу точности прибора.

Относительная погрешность однократного измерения (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины)

уменьшается к значению класса точности прибора с ростом измеренного значения к предельному значению шкалы прибора.

Абсолютная погрешность однократного измерения

постоянна на всех отметках рабочей части шкалы прибора.

По условию задачи: Uизм = Ui = 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В – измеренное значение электрической величины; Uпр = 30 В – предел шкалы вольтметра.

Наибольшая абсолютная погрешность вольтметра

Источник

Что нужно знать о классе точности измерительного прибора?

Измерительные приборы: вольтметры, амперметры, токовые клещи, осциллографы и другие — это устройства, предназначенные для определения искомых величин в заданном диапазоне, каждый из них имеет свою точность, причем устройства, измеряющие одну и ту же величину, в зависимости от модели, могут отличаться по точности и классу.

В каких-то ситуациях достаточно просто определить значение, например, вольтаж батарейки, а в других необходимо выполнить многократное повторение измерений высокоточными приборами для получения максимально достоверного результата, так в чем отличие таких измерительных устройств, что означает класс точности, сколько их бывает, как его определить и многое другое читайте далее в нашей статье.

Что такое класс точности

Определение: «Класс точности измерения — это общая характеристика точности средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими факторами, влияющими на нее».

Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.

Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.

Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

∆=±a или ∆=(a+bx)

x – число делений, нормирующее значение величины

a, b – положительные числа, не зависящие от х

Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже

Какие классы точности бывают, как обозначаются

Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже

Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.

Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.

  • 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
  • 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
  • 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков

Каким ГОСТом регламентируется точность приборов?

ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений» общие требования. Нормативным документом устанавливаются общие положения классификации точностей измерительных приборов.

Как определить класс точности электроизмерительного прибора, формулы расчета

Чтобы определить класс точности, необходимо взглянуть на его корпус или инструкцию пользователя, в ней вы можете увидеть цифру, обведенную в круг, например, ① это означает, что ваш прибор измеряет величину с относительной погрешностью ±1%.

Но что делать если известна относительная погрешность и необходимо рассчитать класс точности, например, амперметра, вольтметра и т.д. Рассмотрим на примере амперметра: известна ∆x=базовая (абсолютная) погрешность 0,025 (см. в инструкции), количество делений х=12

Находим относительную погрешность:

Y= 100×0,025/12=0,208 или 2,08%

(вывод: класс точности – 2,5).

Следует отметить, что погрешность неравномерна на всем диапазоне шкалы, измеряя малую величину вы можете получить наибольшую неточность и с увеличением искомой величины она уменьшается, для примера рассмотрим следующий вариант:

Вольтметр с классом p=±2, верхний предел показаний прибора Xn=80В, число делений x=12

Предел абсолютной допустимой погрешности:

Относительная погрешность одного деления:


Если вам необходимо выполнить более подробный расчет, смотрите ГОСТ 8.401-80 п.3.2.6.

Поверка приборов, для чего она нужна

Все измерительные приборы измеряют с некой погрешностью, класс точности говорит лишь о том, в каком диапазоне она находится. Бывают случаи, когда диапазон погрешности незаметно увеличивается, и мы начинаем замечать, что измеритель «по-простому» начинает врать. В таких случаях помогает поверка.

Это процесс измерения эталонной величины в идеальных условиях прибором, обычно проводится метрологической службой или в метрологическом отделе предприятия производителя.

Существует первичная и периодическая, первичную проверку проводят после выпуска изделия и выдают сертификат, периодическую проводят не реже чем раз в год, для ответственных приборов чаще.

Поэтому если вы сомневаетесь в правильности работы устройства, вам следует провести его поверку в ближайшей метрологической службе, потому что измеритель может врать как в меньшую, так и в большую сторону.

Как легко проверить потребление электроэнергии в квартире, можете узнать в нашей статье.

Видео на тему относительная погрешность прибора

Заключение

Класс точности является важным показателем для каждого прибора, при выборе всегда обращайте внимание на него. Если вам нужен, например, электрический счетчик, важно чтобы он измерял потребление энергии с максимальной точностью, благодаря этому за весь период эксплуатации, вы сможете сэкономить приличную сумму средств.

Но, а если вам необходимо просто периодически проверять напряжение в розетке, для этого не стоит переплачивать за дорогостоящую покупку.

Источник

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 погрешности Пределы допускаемой основной погрешности Примеры обозначения классов точности СИ в нормативной ТД
Δх=±а М
Δх=±(a+bx) C
1,0
0,05/0,02

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: 18703 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector