Практическая работа № 4
«Определение класса точности и системы приборов»
Цель занятия: Изучить принцип определения класса точности и системы приборов.
Умения и навыки, которые должны приобрести обучаемые на занятии:
- практически изучить методы определение класса точности и системы приборов электроизмерительных приборов;
- производить расчет погрешностей по условным обозначениям на шкалах приборов и выяснить, для каких измерений можно применять эти приборы;
- рассмотреть схемы включения приборов различных систем в электрическую цепь.
Наглядные пособия, оборудование: Компьютер, проектор, измерительные приборы различных систем.
Повторение теоретических основ:
1. Классы точности электроизмерительных приборов (ИП).
2. Типы систем ИП.
3. Определение погрешностей ИП.
1. Классы точности электроизмерительных приборов
Точность измерения — качество измерения, отражающее близость его результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малой погрешности.
Погрешность измерительного прибора — разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины.
Результат измерения — значение величины, найденное путем ее измерения.
При однократном измерении показание прибора является результатом измерения, а при многократном — результат измерения находят путем статистической обработки результатов каждого наблюдения. По точности результатов измерения подразделяют на три вида:
- очные (прецизионные), результат которых должен иметь минимальную погрешность;
- контрольно-поверочные, погрешность которых не должна превышать некоторого заданного значения;
- технические, результат которых содержит погрешность, определяемую погрешностью измерительного прибора.
Как правило, точные и контрольно-проверочные измерения требуют многократных наблюдений.
По способу выражения погрешности средств измерений разделяют на абсолютные, относительные и приведенные.
Абсолютная погрешность ΔА — разность между показанием прибора А и действительным значением измеряемой величины А.
Относительная погрешность 
— отношение абсолютной погрешности ΔА к значению измеряемой величины А, выраженное в процентах:
.
Приведенная погрешность 
(в процентах) — отношение абсолютной погрешности ЛА к нормирующему значению 
:
.
Для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы нормирующее значение равно конечному значению диапазона измерений. Для приборов с двухсторонней шкалой, т. е. с отметками шкалы, расположенными по обе стороны от нуля, оно равно арифметической сумме конечных значений диапазона измерений. Для приборов с логарифмической или гиперболической шкалой нормирующее значение равно длине всей шкалы.
Таблица 1 - Классы точности средств измерений
| Класс точности прибора | Класс точности шунта, добавочного резистора | Класс точности измерительного преобразователя | Класс точности измерительного трансформатора |
| 1,0 1,5 2,5 | 0,5 0,5 0,5 | 0,5 0,5** 1,0 | 0,5 0,5** 1,0*** |
| *Класс точности численно равен наибольшей допустимой приведенной основной погрешности, выраженной в процентах. **Допускается 1,0. ***Допускается 3,0. |
Средства измерений электрических величин должны удовлетворять следующим основным требованиям (ПУЭ):
1) класс точности измерительных приборов должен быть не хуже 2,5;
2) классы точности измерительных шунтов, добавочных резисторов, трансформаторов и преобразователей должны быть не хуже приведенных в табл. 1.;
3) пределы измерения приборов должны выбираться с учетом возможных наибольших длительных отклонений измеряемых величин от номинальных значений.
2. Типы систем электроизмерительных приборов
По принципу действия электромеханические приборы подразделяются на приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, ферродинамической, индукционной, электростатической систем. Условные обозначения систем приведены в табл. 2.
Таблица 2 -Системы электроизмерительных приборов 
Примеры определения класса точности и погрешностей ИП
Задача1 Определить класс точности прибора если наибольшая абсолютная погрешность при измерении напряжения милливольтметром с верхним пределом измерения 100 мВ при измерении напряжения 20 мВ cоставляет 1,2 мВ.
Решение:
Определим приведённую погрешность прибора:
= 1,2 мV ∙ 100% / 100 мV = 1,2%.
Следовательно, такую погрешность измерения можно допустить, пользуясь прибором класса точности 1,5 и грубее.
Задача №2 Чему равна набольшая возможная разница показаний вольтметров, если при измерении напряжения двумя вольтметрами у первого класс точности – 1,0, предел измерения – 300 В, а у второго соответственно – 2,5 и 250 В.
Решение:
Наибольшая разница в показаниях приборов будет наблюдаться в случае, когда один прибор покажет результат с предельной погрешностью со знаком «+», а второй – со знаком «–». Следовательно, для решения этой задачи необходимо рассчитать предельные абсолютные погрешности приборов и сложить их по абсолютной величине.
Приведенная погрешность: , откуда ∆1 = 1% ∙ 300 В / 100% = 3В; ∆2 = 2,5% ∙ 250 В / 100% = 6,25 В.
Наибольшая разница показаний 3 + 6,25 = 9,25 В.
Задания для самостоятельного выполнения:
Вариант 1
Задача 1 Какой класс точности должен иметь амперметр, имеющий предел измерения 10 А, при измерении тока 7 А с погрешностью не более 1,2%?
Задача 2 Проведены 11 равноточных измерений напряжения. Результаты следующие: 130,2; 130,3; 130,2; 130,3; 130,2; 129,6; 129,8; 129,9; 130,1; 129,9; 129,3 В. Результаты измерений распределены нормально, дисперсия не известна. Оценить доверительный интервал истинного значения для вероятности 0,95(tР = 2,228).
Задача 3 Какой результат округления примет вид после обработки многократных измерений напряжения U = 170,457 В и ∆ = 0,814 В?
Вариант 2
Задача 1 Сколько составляет допустимая относительная погрешность измерения тока 7,5 А амперметром класса точности 1,5 с верхним пределом измерения 10 А?
Задача 2 Определите класс точности амперметра если при поверке амперметра с пределом измерения 5 А в точках 1, 2, 3, 4, 5 А получили соответственно следующие показания образцового прибора: 0,95; 2,07; 3,05; 4,08; 4,95.
Задача 3 В наличии имеются четыре вольтметра. Первый вольтметр класса точности 0,5 с пределом измерения 250 В; второй – класса точности 1,0 с пределом измерения 1000 В; третий – класса точности 4,0 с пределом измерения 300 В; четвертый – класса точности 0,8/0,6 с поддиапазонами измерения 50, 500, 1000 В. Какие вольтметры (WV1, WV2, WV3, WV4) подойдут lля измерения напряжения 200 В с погрешностью не более 2%?
Контрольные вопросы:
1. Что значит измерить электрическую величину?
2. Что называется измерительным прибором?
3. Что такое абсолютная погрешность прибора?
4. Что такое класс точности прибора?
5. Какие условные обозначения наносят на шкалу?
6. Что такое чувствительность и предел измерения прибора?
7. Как включается в цепь амперметр и вольтметр?
8. Почему амперметр должен иметь малое внутреннее сопротивление?
9. Почему вольтметр должен иметь большое сопротивление?
10. Можно ли при измерениях амперметр включать в цепь параллельно?
11. Можно ли при измерениях включать вольтметр в цепь последовательно?