Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Оценка погрешностей электрических измерений

ЧАСТЬ II

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Техника безопасности

Прежде чем приступить к выполнению лабораторных работ по электричеству и магнетизму, следует предварительно ознакомиться с описанием работы, во время выполнения работы быть внимательным и строго соблюдать правила по технике безопасности.

Монтаж экспериментальной установки в большинстве случаев студент производит самостоятельно по принципиальной или монтажной схемам. Необходимо помнить следующее:

1. Вся электрическая схема монтируется с помощью соединительных проводов. Провода должны быть изолированы, а концы их зачищены, так как они постоянно окисляются, вследствие чего нарушается контакт.

2. Контакты должны быть всюду плотны. Если в контактах для присоединения проводов имеются отверстия, то зачищенные концы проводов вставляются именно в них и прижимаются сверху винтами. Если отверстий нет, то зачищенный конец провода подкладывается под контактный винт по ходу завинчивания винта.

3. Переплетение даже изолированных проводов не допускается

4. Цепь ведется от источника тока, но подключается источник тока в последнюю очередь. При разборке схемы прежде всего отключается источник тока.

5. Если ток постоянный и нуль шкалы измерительного прибора не на середине ее, а слева, то полюс источника соединяется с полюсом прибора, который всегда находится на правой стороне крышки.

6. Все реостаты, включаемые в цепь, должны быть установлены на максимум сопротивления.

7. Потенциометры устанавливаются на нуль подаваемого в контур напряжения.

8. Все ключи и коммутаторы при сборке цепи должны быть разомкнуты.

9. Замыкать ток без проверки схемы преподавателем или лаборантом категорически запрещается.

10. Ток замыкается только на время отсчетов.

Для соблюдения техники безопасности при работе с электрическими схемами следует:

1) не включать рубильники и вилки без разрешения преподавателя или лаборанта;

2) не включать схему под напряжение без предварительной проверки ее преподавателем или лаборантом;

3) не производить переключение схем, находящихся под напряжением;

4) не прикасаться к неизолированным частям схемы;

Не оставлять без наблюдения схему, находящуюся под напряжением.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Все электроизмерительные приборы классифицируются по следующим основным признакам:

а) по роду измеряемой величины: амперметры, вольтметры, омметры, счетчики, ваттметры и др.;

б) по роду тока: приборы постоянного тока; переменного тока и приборы постоянного и переменного тока;

в) по принципу действия: магнитоэлектрические; электромагнитные; электродинамические; индукционные; тепловые; электростатические и др.;

г) по степени точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 классов.

На шкалу прибора наносится символ, указывающий принцип действия прибора, род тока – постоянный (-) или переменный (~), установки прибора – вертикально (↑), горизонтально (→), пробивное напряжение изоляции; класс точности.

Шкала прибора служит для производства отсчета измеряемой величины. Цифры возле делений обозначают либо число делений от нуля шкалы (обычно в приборах 0,2; 0,5 класса точности), либо непосредственно значение измеряемой величины (остальные классы точности). В первом случае для получения значения измеряемой величины в практических единицах нужно определить цену одного деления шкалы прибора (иногда называемую постоянной прибора) и умножить ее на число отсчитанных делений. При отсчете луч зрения должен быть перпендикулярен шкале, иначе возможна погрешность от параллакса. Зеркальные шкалы позволяют избежать параллакса. При отсчете по зеркальной шкале глаз наблюдателя должен быть расположен так, чтобы конец стрелки прикрывал свое изображение в зеркале.

В зависимости от конструкции приборы предназначаются для работы в определенном положении. На шкале прибора обычно ставится знак, указывающий на вертикальное или горизонтальное положение.

Оценка погрешностей электрических измерений

Абсолютная погрешность измерений, производимых электроизмерительными приборами, оценивается, исходя из класса точности приборов. Обозначение класса точности 0,2; 0,5; 1,0 и т.д. не только характеризует прибор в зависимости от системы, конструкции, качества материалов, точности градуировки и других факторов, но и указывает, что погрешность показаний прибора соответствующего класса в любом месте шкалы не должна превышать 0,2%; 0,5%; 1%.

Если обозначим через максимально возможное показание прибора, а через - номер класса прибора, то получим абсолютную погрешность прибора

Например, вольтметр 0,2 класса (n = 0,002), шкала которого рассчитана на 50 В, имеет абсолютную погрешность

а амперметр класса 1,5, рассчитанный на максимальное показание 5 А, имеет абсолютную погрешность

Так как абсолютная погрешность считается одинаковой по всей шкале данного электроизмерительного прибора, то относительная погрешность будет тем больше, чем меньше измеряемая величина. Если, например, при помощи указанного амперметра измерить ток около 4А, то относительная погрешность будет составлять 1,9%, а при измерении силы тока около 1А – 7,5%.

При точных измерениях следует пользоваться такими приборами, чтобы предполагаемое значение измеряемой величины составило 70-80% от максимального (номинального) значения. Поэтому применяют приборы, имеющие несколько пределов измерений; при работе с таким прибором его включают в цепь на тот предел измерений, который достаточно близок к предполагаемому значению измеряемой величины.

Рассмотрим вычисление погрешностей на следующем примере.

Определить погрешность измерения внутреннего сопротивления элемента, электродвижущая сила которого Е, напряжение на полюсах U и величина тока I. Для измерения применены вольтметр класса 0,5 () и амперметр класса 1,0 (). Результаты измерений следующие: Е = 2В, U = 1,3 В, I = 1,2 А.