Относительная погрешность вольтметра формула. Измерение физических величин. Погрешности измерений

Чайковский филиал ПГТУ

Лабораторная работа №2

Определение основных показателей погрешности вольтметра

Для студентов специальности 230100 «Информатика» и

специализации 552800 «Автоматизация и управление»

Подготовил профессор Лисовский А.Ф.

Чайковский 2006

Цель работы - ознакомление с принципом действия и устройством приборов для измерения напряжений и токов, исследование их основных метрологических характеристик.

Общие сведения. Метод и средства для измерения напряжения.

При измерении напряжения и тока используют прямые и косвенные способы. Прямые измерения основаны на сравнении измеряемой величина с мерой этой величины или на непосредственной оценке измеряемой величины по отчетному устройству измерительного прибора.Косвенные измерения основаны на прямых измерениях другой величины, функционально связанной с измеряемой величиной.

Основные метрологические характеристики приборов для измерения напряжения: диапазон измерения напряжения, погрешность измерения, чувствительность или цена деления.

Диапазон измерений представляет собой область значений напряжения, измеряемых прибором с нормированной погрешностью.

Для многопредельных приборов диапазон измерений указывают на каждом пределе с различной нормированной погрешностью.

Переключение пределов измерений производится вручную или автоматически. Способность приборов работать при сигналах, превышающих предел измерения, называют их перегрузочной способностью. Перегрузочная способность современных цифровых вольтметров достигает 300%.

Различают полный и рабочий диапазоны измерений . Полный диапазон определяют по формуле

где

и

максимальное и минимальное значения измеряемого напряжения.

Если эти максимальное и минимальное значения измеряемого напряжения определяются с заранее установленными погрешностями, то обычно используют понятие рабочего диапазона


(2)

который обычно меньше полного диапазона.

Погрешность измерений является основной метрологической характеристикой прибора. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности приборов.

Абсолютная погрешность определяется разностью между показанием прибораU пр и истинным значением измеряемого напряженияU и c т: =U пр - U ист (3)

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой П=-.

Относительная погрешность определяется отношением абсолютной погрешностик истинному значению измеряемого напряженияU ист и выражается в процентах


(4)

Относительная погрешность зависит от значения измеряемого напряжения и с уменьшением напряжения увеличивается.

Приведенная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности к некоторому нормирующему значениюU н орм напряжения и выражается в процентах


(5)

В качестве нормирующего напряжения принимают предельное значение шкалы приборов с односторонней шкалой или сумму предельных значений шкалы для приборов с двухсторонней шкалой. Приведенная погрешность не зависит от значения измеряемого напряжения.

Программа работы:

- показать величины полного и рабочего диапазона измерений изучаемого прибора;

пределить основную погрешности прибора;

Найти вариации показаний и поправки к показаниям прибора;

Установить чувствительность и цену деления прибора.

Порядок выполнения работы.

1. Определение основной погрешности, вариации показаний, поправки прибора выполняется по схеме, изображенной на рис. 1. В качестве поверяемого прибора используется вольтметр типа МПЛ-46, а образцовым служит цифровой вольтметр типа В2-23.

2. Перед проведением измерений провести следующие действия :

Прибор В2-23 включить в сеть и выждать 10…15 мин:

Произвести установку нуля и калибровку вольтметра В2-23 в соответствии с инструкцией по пользованию прибором;

Выполнить установку нуля вольтметра МПЛ-46, пользуясь корректором.

3. Для выполнения работы поверяемый вольтметр МПЛ-46 установить на диапазон 15 В и измерить напряжение на всех оцифрованных делениях шкалы, изменяя входное напряжение регулируемого источника ТЕС-13.

Измерение напряжения на каждом оцифрованном делении шкалы МПЛ-46 производят дважды:

Один раз при возрастании напряжения (показание образцового вольтметра U’ обр);

Второй раз при убывание напряжения (показание образцового вольтметра U’’ обр). При этом на образцовом вольтметре В2-23 необходимо выбрать поддиапазон, обеспечивающий не менее трех значащих цифр.

Результаты измерений по показаниям поверяемого прибора и образцового вольтметра занести в форму 1.

Занести результаты расчетов в форму 1.

Измеряемые величины

терис-тики

№№ измерений

Показания поверяемого прибора

Показания образцового прибора

U ’п р,В

U ’’ обр,В

1. ЗАДАНИЕ

Выбрать цифровой вольтметр для измерения напряжения постоянного тока (рис.

1) с учётом Rнг и условий измерения.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант 87

Показания вольтметра 0,92 В

Вариация напряжения в сети питания +10%

Допускаемая погрешность измерения (2,5 %
Сила тока в цепи 2,87 мА
Температура окружающей среды +35(С.

2. РАСЧЁТ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ ПОГРЕШНОСТИ

Прежде всего определим Rнг

Rнг = Ux /I = 0,92/2,87 = 320,5 ОМ

Так как это значение на несколько порядков меньше входных сопротивлений цифровых вольтметров, то осуществляем предварительный выбор прибора по значению (осн.

При измерении 0,92 В на вольтметре В7-16, предел измерения устанавливается
1 В. Для времени преобразования 20 мс, предел допускаемой основной погрешности будет равен

А для времени преобразования 2 мс получим, что

Эти значения гораздо меньше (доп = (2,5 %, поэтому не будем затруднять себя рассчитывать остальные погрешности измерения для этого прибора.
Практически такое же несущественное число получится при анализе характеристик вольтметра Ф203.

(осн = 0, 208 %

В случае использования прибора В7-22 предел измерений установим равным 2 В.

Вольтметр Щ4313. Установив диапазон измерений 0,5 - 5В, получим, что

Полученное значение основной погрешности очень близко к допустимому значению (2,5 (2,72), но в результате дальнейшего расчёта не выполняется условие ((Р) ((доп. Поэтому этот вольтметр тоже не подходит.
Тогда попробуем другой наиболее близкий вольтметр - В7-22.

Определим дополнительную погрешность прибора, вызванную вариацией напряжения питания. Анализируя технические характеристики прибора приходим к выводу, что заданная вариация напряжения питания +10В является допускаемым верхним пределом (+22В) нормального значения напряжения в сети питания вольтметра. Таким образом

Следующим шагом будет определение дополнительной погрешности прибора, вызванной повышенной (+35(С) рабочей температурой. Обратившись к техническим характеристикам данного вольтметра узнаём, что дополнительная погрешность прибора, вызванная отклонением температуры от нормальной
(20(2С() до крайних значений рабочих температур (от -10 до +40(С), не превышает половины предела допускаемой основной погрешности на каждые 10(С изменения температуры.
Исходя из вышесказанного получим:

(т = (0,5 (осн + 0,25*(осн = (0,75(осн

Определим погрешность из-за несоответствия свойств обьекта и прибора по формуле

Учитывая, что при данном диапазоне входное сопротивление составляет 100 МОм получим, что

Поправка для этой ситематической погрешности

Исправленное значение показаний вольтметра

Uv = 0,92 + 0,0000029 = 0,9200029

Приближённо погрешность определения поправки равна погрешности определения
Rнг. Так как значения I, Rнг, (являются маленькими, то погрешность определения поправки является величиной второго порядка малости и ею можно пренебречь.
И только теперь, выбрав доверительную вероятность Р = 0,95; к = 1,1 и учитывая

Получим, что

Условие ((Р) ((доп выполняется (0,79 Абсолютная форма представления погрешности

((Р) = (0,79*0,9200029*10-2 = (0,0072 = 0, 007 В, Р = 0,95

Результат измерения напряжения с помощью выбранного вольтметра В7-22 может быть представлен так:

U = 0,92 (0,007 В; Р = 0,95; ТРЕУГ.

Для рассматриваемого диапазона измерения (0-2 В) выбранного вольтметра на рис. 2.1 и рис. 2.2 представлены графики изменения пределов основной погрешности прибора и результирующей погрешности измерения (для заданных условий) соответственно при относительной (рис. 2.1) и абсолютной форме
(рис. 2.2) представления погрешностей

Из анализа графиков следует, что измеряемое значение Ux попадает в первую половину диапазона с заниженной точностью. Поэтому данный случай использования вольтметра В7-22 следует отнести к нерекомендуемым.

Исходя из экономических соображений можно предположить использовать вольтметр более грубого класса точности, чем В7-22, но удовлетворяющий заданным условиям измерения за счёт благоприятного сочетания Ux и Uпр. В этом случае измерение 0,92 В должно осуществлятся в пределе от 0 до 1,5 В.
При расчёте предела допускаемой основной погрешности этого прибора предполагаем для него такое же значение (осн в рабочей точке диапазона, какое было получено у нас выше (0,58 %).

Это значение определяем по следующей формуле:

Для верхнего предела диапазона предположим

Из совместного решения вышеприведенных выражений получим d = 0,1 и c =
0,4.

Значит, для предлагаемого вольтметра получим:

При использовании этого вольтметра для Ux = 0,92 В при Uпр = 1,5 В получим (осн = 0,57, что практически не отличается от значения, рассчитанного нами выше. Следовательно, дальнейшие расчёты можно не проводить.

Проведенный расчет предела основной допускаемой погрешности предлагаемого вольтметра иллюстрируется графиками, представленными на рис.
2.3, где а – пределы (осн для В7-22, а b – пределы (осн для предлагаемого вольтметра.

В соответствии с требованием стандартов формула основной погрешности, получившаяся выше, должна быть преобразована следующим образом:

В итоге для предполагаемого вольтметра получим класс точности

Проведя аналогичные преобразования формулы (осн вольтметра В7-22, для него получим класс точности 0,35/0,2. Исходя из экономической целесообразности (при прочих равных условиях) на производстве предпочтительнее использовать менее точный прибор класса 0,5/0,1.

-----------------------

Тема 1. Единицы физических величин. Система СИ.

Задача 1.

Скорость автомобиля на прямолинейном участке трассы составила 169 км/ч. Перевести в единицы измерения системы СИ.

Решение:

169 км/ч=169000м/ч=169000м/3600с=46,94 м/с,

Ответ: скорость автомобиля составила 46,94 м/с.

Задача 2.

Во многих странах Европы температура измеряется по шкале Фаренгейта. Если в Париже 68ºF, а в Запорожье 21,5ºС то где теплее?

Решение:

tºF=9/5tºC+3221,5·9/5+32=21,5·1,8+32=70,7ºF,

Ответ: по шкале Фаренгейта температура в Запорожье равна 70,7ºF что на 2,7ºF выше чем в Париже, следовательно в Запорожье теплее.

Задача 3.

Определить в единицах СИ среднюю скорость (v )объекта, если за время t=310м/с им пройдено расстояние S=15см.

Решение :

t=310м/с = 0,31с; S=15см=0,15м; v =S/t=0,15/0,31=0,4838м/с

Ответ : Средняя скорость объекта v=0,4838м/с.

Тема 2.Расчет погрешностей и округление результатов измерений. Оценка величины систематической погрешности (введение поправок)

Задача 1.

Определить относительную и приведённую погрешности вольтметра, если его диапазон измерений от -12В до +12В. Значение поверяемой отметки шкалы х=7В. Действительное значение измеряемой величины У=7,978

Решение :

Относительная погрешность вольтметра

Приведённая погрешность вольтметра

где x N –нормирующее значение (Верхний предел измерений)

Ответ :δ=13,86% ; γ=8,08%;

Задача 2.

Определить погрешность при измерении тока амперметром класса точности z=1,5 если номинальный ток амперметра 30А, а показания амперметра х=11А

Решение :

Погрешность амперметра 30/100·1,5=±0,45А

30·0,015=±0,45А

Поэтому при показаниях амперметра х=11А

Погрешность Δх=±0,45А точнее как и в любой точке измерений.

Ответ : Δх=±0,45А

Задача 3.

Показания вольтметра с диапазоном измерений от 0В до 200В равных=154В. Образцовый вольтметр, включенный паралельно, показывает у= 147В. Определить относительную и приведенню погрешность рабочего вольтметра.

Решение :

Относительная погрешность рабочего вольтметра

Приведення погрешность рабочего вольтметра

Отивет : δ=4,76%; γ=3,5%.

Задача 4.

Найти относительную погрешность вольтметра класса точности Z=2

с диапазоном измерений от 0 до 120В. В точке шкалы х=47В.

Решение :

Абсолютная погрешность вольтметра

Δх= 120·0,02%=2,4В

Относительная погрешность


Ответ :δ=5,1%.

Тема 3. Методі и методики измерений. Расчёт надёжности приборов.

Задача 1.

Определить пригодность к дальнейшему применению рабочего вольтметра класса точности 1,75 с диапазоном измерений от 0 до 300В, если при непосредственном изменении его показаний с показаниями образцового вольтметра были получены следующие данные

Рабочий В

Образцовый В

Решение :

По условию приведённая погрешность γ=1,75%

Δ max = 61 - 60 = 1B


Ответ : Рабочий вольтметр пригоден к дальнейшему использованию.

Задача 2.

При поверке вольтметра класса точности с пределом точности 100В

Были получены следующие показания образцового и поверяемого вольтметров

Поверяемый В

Образцовый В

Оценить годность прибора. В случае брака указать точку, из-за которой принято данное решение.

Решение :

По условию приведённая погрешность γ=1% , что составляет 1В от придела измерений 100В. Следовательно вольтметр непригоден так как в точках 10; 20; 30; 40; 50- погрешность допускает допустимую.

Задача 3.

Определить относительную погрешность в начале шкалы на У=75 делениях для прибора класса 0,5 имеющего шкалу х=800 делений. На сколько эта погрешность больше погрешности на сотом делении шкалы прибора?

Решение:

По условию приведённая погрешность γ=0,5%


деления




Ответ : Погрешность в точке75 на 1,33% больше чем в точке 100.

Задача 4.

При контроле метрологических параметров деформационных (пружинных) манометров со шкалой на 450 делений, смещение стрелки от постукивания по корпусу должно оцениватся с погрешностьюне превышающей 0,1 цены деления шкалы. Составте эту погрешность отчёта с допустимой погрешностью для манометра класса 0,01.

Решение :


Допустимая погрешность Δ=0,045 деления

Ответ :

Погрешность 0,1 цены деления превышает погрешность Δ=0,045 деления.

Задача 5.

Класс точности весов 0,01 определить допускаемую погрешность этих весов в начале (1деление) в середине шкалы, если весы рассчитаны на 450 делений

Решение :

По условию приведённая погрешность γ=0,01%


Ответ :

Допускаемая погрешность Δ=0,045 делениям. Действует по всей длинне шкалы как в начале шкалы как и в середине так и в концешкалы.

Задача 6.

При измерении напряжения вольтметром класса точности 0,5 с верхним диапазоном измерений х=300В его показания были У= 155В. Определить относительную погрешность вольтметра.

Решение :

По условию приведенная погрешность γ=0,5%



Ответ :

Относительная погрешность вольтметра δ=0,97%

Задача 7.

Амперметр класса точности 1,5 имеет диапазон измерений от 0 до 300А. Определить допускаемую а бсолютную и относительные погрешности, если стрелка амперметра остановилась на делении шкалы против цифры У=155А.

Решение :

По условию γ=1,5%

абсолютная погрешность


относительная погрешность

Ответ :

Абсолютная погрешность амперметра Δ=4,5А

Относительная погрешность амперметра δ=2,9%

Задача 8.

При определении класса точности ваттметра рассчитанного на 750Вт получили следующие данные:

50Вт – при мощности 50 Вт;

96Вт – при мощности 100Вт;

204Вт – при мощности 200Вт;

398Вт – при мощности 400Вт;

746Вт – при мощности 750Вт;

Какой класс точности прибора?

Решение :

Класс точности показывает максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, следовательно приведённой погрешности

Произведём погрешность прибора

Абсолютная погрешность при классе 0,53 составляет:


Так как приведённая погрешность действует по всей длинне шкалы то в любой точке шкалы погрешность не должна превышать Δ=4Вт

На шкале таких точек три:

750Вт - 746Вт = 4Вт

100Вт – 96Вт = 4Вт

200Вт – 204Вт = -4Вт

Также не существует класса точности 0,53

Поэтому ваттметру можно присвоить класс точности 1,0.

На шкале измерительного прибора маркеруют значение класса точности в виде числа, указывающего нормированное значение погрешности.

Выраженное в процентах, оно может иметь значения:

6;5;4;2,5;1,5;1,0;0,5;0,2;0,1;0,05;0,02;0,01;0,005 и т.д.

Погрешность результата измерений в значительной мере зави­сит от погрешности средств измерений, являющейся важнейшей составляющей, от которой зависит качество измерений.

Технические характеристики, оказывающие влияние на результаты и на по­грешности измерений, называются метрологическими характерис­тиками средств измерений. В зависимости от специфики и назначения средств измерений, нормируются различные наборы или комплекты метрологических характеристик. В соответствии со стандар­том метрологические характеристики средств измерений исполь­зуются для определения результата измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности из­мерений, расчета метрологических характеристик каналов измерительных систем и оптимального выбора средств измерений.

Инструментальная погрешность измерения – погрешность из-за несовершенства средств измерений. Эта погрешность в свою очередь обычно подразделяется на основную погрешность средств измерения и дополнительную.

Основная погрешность средства измерений – это погрешность в условиях, принятых за нормальные, т.е. при нормальных значениях всех величин, влияющих на результат измерения (температуры, влажности, напряжения питания и др.):

Δ=а или Δ=(а+bх), (1.1)

где Δ и х выражаются в единицах измеряемой величины.

Абсолютной погрешностью прибора называется разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины:

Поправкой прибора называется разность между действительным значением измеряемой величины и показанием прибора. Численно поправка равна абсолютной погрешности, взятой с обратным знаком:

=-Δх . (1.3)

Дополнительная погрешность возникает при отличии значений влияющих величин от нормальных. Обычно различают отдельные составляющие дополнительной погрешности, например, температурную погрешность, погрешность из-за изменения напряжения питания и т.п.

Относительная погрешность средств измерений - погрешность средств измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности к действительному значению физической величины, в преде­лах диапазона измерений.

. (1.4)

где Δx - абсолютная погрешность;

x п - показания прибора.

Приведенная погрешность средств измерений - относительная погрешность, определяемая отношением абсолютной погрешности измерительного прибора к нормирующему значению. Нормирующее значение - это условно принятое значение, равное или верхнему пределу измерений, или диапазону измерений, или длине шкалы и т. д. Например, для милливольтметра термоэлектрического термометра с пределами измерений 200 и 600° С нормирующее значение
x N = 400 0 С . Приведенную погрешность можно определить по формуле

. (1.5)

где x n - нормирующее значение.

Например, значения абсолютной, относительной, приведенной погрешности потенциометра с верхним пределом измерений 150°С при х п =120°C, действительным значением измеряемой температуры Х =120,6°С и нормирующим значением верхнего предела из­мерений x n = 150°С будут, соответственно, составлять Δx п = - 0,6°С, δ = - 0,5 %, γ = - 0,4 %.

Предел допускаемой погрешности средств измерений - наибольшая погрешность средств измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. В случае превышения установленного предела средство измерений остается непригодным к применению.

Пределы допускаемой приведенной основной погрешности, определяемой по формуле (1.5),

где p - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда: 1,0·10 n ; 1,5·10 n ; 1,6·10 n ; 2·10 n ; 2,5·10 n ; 3·10 n ; 4·10 n ; 5·10 n ; 6·10 n (где п=1; 0; -1; -2 и т. д.).

Для средств измерений, используемых в повседневной практике, принято деление по точности на классы.

Класс точности средств измерений - обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.

Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполненных с помощью этих средств.

Классы точности устанавливаются стандартами, содержащими технические требования к средствам измерений, подразделяемым по точности. Средства измерений должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к метрологическим характеристикам, установленным для присвоенного им класса точности как при выпуске их из производства, так и в процессе эксплуатации.

Пределы допускаемых дополнительных погрешностей устанавливают в виде дольного значения предела допускаемой основной погрешности для всей рабочей области влияющей величины или ее интервала, отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующей интервалу величины, к этому интервалу, либо в виде зависимости предела, допускаемой относительной погрешности от номинальной или пре­дельной функции влияния. Пределы всех основных и дополнительных допускаемых погрешностей выражаются не более чем двумя значащими цифрами, причем погрешность округления при вычислении пределов не должна превышать 5 %.

Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативно-технических документах.

Пример

Десять одинаковых осветительных ламп соединены параллельно. Ток каждой лампы I л = 0,3 А. Определить абсолютную и отно­сительную погрешности амперметра, включенного в неразвет­вленную часть цепи, если его показания I 1 = 3,3 А.

1. Ток в неразветвленной части цепи

2. Абсолютная погрешность

3. Относительная погрешность

.

Задачи

1. Температура в термостате измерялась техническим термометром со шкалой 0…500°С, имеющим пределы допускаемой основной погрешности ±4°С. Показания термометра составили 346 °С. Одновременно с техническим термометром в термостат был погружен лабораторный термометр, имеющий свидетельство о поверке. Показания лабораторного термометра составили 352°С, поправка по свидетельству составляет - 1°С. Определите, выходит ли за пределы допускаемой основной погрешности действительное значение погрешности показаний технического термометра.

2. Было проведено однократное измерение термо-ЭДС автоматическим потенциометром класса 0,5 градуировки ХК со шкалой 200…600°С. Указатель стоит на отметке 550°С. Оцените максимальную относительную погрешность измерения термо-ЭДС потенциометром на отметке 550°С. Условия работы нормальные.

3. Определить относительную погрешность измерения напряжения 100 В вольтметром класса точности 2,5 на номинальное напряжение 250 В.

4. Амперметр с верхним пределом измерения 10А показал ток 5,3 А при его действительном значении, равном 5,23 А. Определить абсолютную, относительную и относительную приведенную погрешности амперметра, а также абсолютную поправку.

5. При поверке амперметра с пределом измерения 5А в точках шкалы: 1; 2; 3; 4 и 5А получены следующие показания образцового прибора: 0,95; 2,06; 3,05; 4,07 и 4,95 А. Определить абсолютные, относительные и относительные приведенные погрешности в каждой точке шкалы и класс точности амперметра.

6. При поверке технического амперметра получены следующие показания приборов: поверяемый амперметр 1-2-3-4-5-4-3-2-1А,

Образцовый ход вверх l,2-2,2-2,9-3,8-4,8 А

амперметр ход вниз 4,8-3,9-2,9-2,3-1,1 А.

Найти абсолютную и относительную приведенную погрешности, а также вариации показаний прибора. Определить, к какому классу точности его можно отнести.

7. Поверка вольтметра методом сравнения с показаниями образцового прибора дала следующие результаты:

Образцовый Поверяемый

прибор, V прибор, V

при увеличении при уменьшении

Определить наибольшую относительную приведенную погрешность и класс точности.

8. Определить относительную погрешность измерения напряжения, если показание вольтметра класса 1,0 с пределом измерения 300 В составило 75 В.

9. Определить абсолютную и относительную погрешности измерений, если вольтметр с пределом измерений 300 В класса 2,5 показывает 100 В.

10. Для измерения напряжения используются два вольтметра: V 1 (U ном =30 B; К v = 2,5) и V 2 (U ном =150 В;K v =1,0). Определить, какой вольтметр измеряет напряжение точнее, если первый показал 29,5 В, а другой - 30 В.

11. В цепь током 15 А включены три амперметра со следующими параметрами: класса точности 1,0 со шкалой на 50 А, класса 1,5 на 30 A и класса 2,5 на 20 А. Определить, какой из амперметров обеспечит большую точность измерения тока в цепи.

12. Имеются три вольтметра: класса 1,0 номинальным напряжением 300 В класса 1,5 на 250 В и класса 2,5 на 150 В. Определить, какой из вольтметров обеспечит большую точность измерения напряжения 130 В.

13. Показания амперметра I 1 = 20 А, его верхний предел I н = 50 А; показания образцового прибора, включенного последовательно, I = 20,5 А. Определить относительную и приведенную от­носительную погрешности амперметра.

14. Определить относительную погрешность измерения тока 10 А амперметром с I н = 30 А класса точности 1,5.

R 1

Рис.1.1. Схема измерения тока

Вам понадобится

  • - прибор (весы, часы, линейка, вольтметр, амперметр и т.д.);
  • - листок бумаги;
  • - ручка;
  • - калькулятор.

Инструкция

Осмотрите прибор, при помощи которого будете производить измерения. Если вы проводите измерения при помощи весов, посмотрите, стоит ли стрелка на нулевой отметке перед проведением эксперимента. Если вы измеряете временной промежуток, используйте часы с секундной стрелкой или электронный секундомер. Для измерения температуры возьмите электронный термометр, а не ртутный. Выберите прибор с максимальным количеством делений, чем больше делений, тем точнее будет результат.

Проведите несколько измерений, чем больше будет результатов, тем точнее будет вычислено истинное значение. Например, несколько раз измерьте длину стола или несколько раз снимите показания вольтметра. Убедитесь, что все измерения были произведены точно, и не сильно отличаются по величине, исключите грубые ошибки.

Если все результаты одинаковы, сделайте вывод о том, что абсолютная погрешность равна нулю или измерения проводятся слишком грубым прибором.

Если результаты отличаются, найдите среднее арифметическое от всех измерений: сложите все полученные результаты и разделите их на количество измерений. Таким образом, вы максимально приблизились к выяснению истинного значения, например, длины стола или напряжения в проводах.

Чтобы найти абсолютную погрешность, возьмите одно из значений, например, результат первого измерения, и вычтите его из среднего арифметического значения, посчитанного на предыдущем этапе.

Вычислите модуль абсолютной погрешности, то есть, если число получилось отрицательное, уберите «-» перед ним, поскольку абсолютная погрешность может быть только положительным числом.

Высчитайте абсолютную погрешность всех остальных измерений.

Запишите результаты вычислений. Абсолютная погрешность обозначается греческой буквой Δ (дельта) и записывается в таком виде: Δх = 0,5 см.

После ремонта или замены шкалы амперметра требуется ее проверка и градуировка. Существует несколько способов сделать такое тестирование. В зависимости от наличия необходимых приборов и требуемых показателей точности градуировки, воспользуйтесь одним из способов, описанных ниже.

Вам понадобится

  • зарядное устройство со встроенным амперметром и аккумулятор, источник питания 9 Вольт, переменный проволочный резистор 1 кОм, эталонный амперметр, соединительные провода, измерительный прибор для питания цепей переменного и постоянного токов типа УИ300.1.

Инструкция

Первый способ можно использовать, если есть зарядное устройство и аккумулятор . Соедините последовательно зарядное устройство, проверяемый амперметр и аккумулятор. Поставьте на минимальный ток регулятор зарядного тока в зарядном устройстве. Включите зарядное устройство. Поставьте регулятор зарядного тока в такое положение, чтобы амперметр зарядного устройства показывал 1 Ампер. Отметьте на шкале проверяемого амперметра положение его стрелки . Повторите эту операцию, последовательно устанавливая с помощью регулятора зарядного устройства и контролируя по показаниям амперметра токи в 2, 3, 4 Ампера и т. д. Когда стрелка проверяемого амперметра дойдет до края шкалы, выключите зарядное устройство, предварительно установив регулятор тока на минимум. Затем отметьте на шкале промежуточные значения . У данного способа низкая точность градуировки, которая ограничивается точностью амперметра зарядного устройства.

Большей точности градуировки можно добиться, используя эталонный амперметр. Соберите схему, соединив последовательно эталонный амперметр, проверяемый амперметр и переменный проволочный резистор. Вывод ползунка резистора должен идти к источнику питания . Подключите собранную схему к источнику питания 9 Вольт. Поворачивая ручку резистора, увеличьте ток в цепи до 1 Ампера. Отметьте местоположение стрелки проверяемого амперметра . Повторите эту операцию, устанавливая значения токов на эталонном амперметре в 2, 3, 4 Ампера и т.д. Блок питания должен обеспечивать ток, немного больший, чем тот, на который рассчитаны эталонный и проверяемый амперметр.

Высокую точность градуировки обеспечивает использование измерительного прибора для питания цепей переменного и постоянного токов типа УИ300.1. Подключите к нему амперметр и пользуясь инструкцией, разметьте прибор.

Обратите внимание

Если при подключении в первом, втором и третьем варианте стрелка проверяемого и эталонного прибора отклоняется влево, следует изменить полярность подключения амперметра, поменяв местами провода на нем.

Источники:

  • устройство амперметра

После замены шкалы или другого ремонта нужно проверить точность показаний или отградуировать шкалу вольтметра . Такую проверку можно сделать несколькими несложными способами. В зависимости от необходимой точности и доступных приборов, используйте один из способов, описанных ниже.



Вам понадобится

  • блок питания с встроенным вольтметром, источник питания 12 Вольт, переменный проволочный резистор на 1 кОм, лампочка на 12 Вольт, эталонный вольтметр, соединительные провода, измерительный прибор для питания цепей переменного и постоянного токов типа УИ300.1.

Инструкция

Подключите проверяемый вольтметр к блоку питания со встроенным вольтметром. Регулятором выходного напряжения блока установите выходное напряжение 1 Вольт. Отметьте на шкале проверяемого вольтметра положение, на котором остановилась его стрелка. Последовательно выполняя эту операцию с шагом в 1 Вольт, разметьте всю шкалу второго прибора. После этого сбросьте напряжение с блока питания до минимума и отключите его. Затем разметьте промежуточные значения шкалы вольтметра . Если шкала получается нелинейной, разметку промежуточных значений наносите пропорционально расположения основной разметки. Данный способ дает разметку с низкой точностью градуировки, которая ограничивается точностью показаний вольтметра на блоке питания.

Большую точность градуировки дает второй способ, в котором используется эталонный вольтметр. Соедините последовательно переменный резистор и лампочку на 12 Вольт. Параллельно к лампочке подсоедините эталонный и проверяемый вольтметры. Свободный вывод резистора и второй провод от лампочки подключите к источнику питания. Поворачивая ручку резистора, считывайте показания напряжения с эталонного вольтметра и ориентируясь на них, наносите разметку на шкалу размечаемого прибора с шагом в 1 Вольт. Если проверяемый прибор рассчитан на большее напряжение, используйте блок питания, эталонный вольтметр и лампочку на соответственно большее напряжение.

Использование для градуировки измерительного прибора для питания цепей переменного и постоянного токов типа УИ300.1 даст высокую точность разметки проверяемого вольтметра . Подключите к этому прибору вольтметр и воспользовавшись указаниями инструкции по эксплуатации на УИ300.1, отградуируйте его.

Проводя измерения, нельзя гарантировать их точность, любой прибор дает некую погрешность . Чтобы узнать точность измерений или класс точности прибора, необходимо определить абсолютную и относительную погрешность .



Вам понадобится

  • - несколько результатов измерений или другая выборка;
  • - калькулятор.

Инструкция

Проведите измерения не менее 3-5 раз, чтобы иметь возможность посчитать действительное значение параметра. Сложите полученные результаты и разделите их на количество измерений, вы получили действительное значение, которое используется в задачах вместо истинного (его определить невозможно). Например, если измерения дали результат 8, 9, 8, 7, 10, то действительное значение будет равно (8+9+8+7+10)/5=8,4.