Классы точности образцовых и рабочих приборов

Классы точности образцовых и рабочих приборов

Oпределение: Измерение — это процесс определения физической величины с помощью технических средств.
Мера — это средство измерения физической величины заданного размера.
Измерительный прибор — это средство измерения, в котором вырабатывается сигнал, доступный для восприятия наблюдателем.
Меры и приборы подразделяются на образцовые и рабочие.
Образцовые меры и приборы служат для поверки по ним рабочих средств измерений.
Рабочие меры и приборы служат для практических измерений.

З.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Электроизмерительные приборы можно классифицировать по следующим признакам:
методу измерения;
роду измеряемой величины;
роду тока;
степени точности;
принципу действия .
Существует два метода измерения: 1) метод непосредственной оценки, заключающийся в том, что в процессе измерения сразу оценивается измеряемая величина;
2) метод сравнения, или нулевой метод, служащий основой действия приборов сравнения: мостов, компенсаторов.
По роду измеряемой величины различают электроизмерительные приборы: для измерения напряжения (вольтметры, милливольтметры, гальванометры); для измерения тока (амперметры, миллиамперметры, гальванометры); для измерения мощности (ваттметры); для измерения энергии (электрические счетчики); для измерения угла сдвига фаз (фазометры); для измерения частоты тока (частотомеры); для измерения сопротивлений (омметры), и т.д.
В зависимости от рода измеряемого тока различают приборы постоянного, переменного однофазного и переменного трехфазного тока.
По степени точности приборы подразделяются на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; и 4,0. Класс точности не должен превышать приведенной относительной погрешности прибора, которая определяется по формуле:

где А — показания поверяемого прибора; А — показания образцового прибора; A_max — максимальное значение измеряемой величины (предел измерения).
В зависимости от принципа действия различают системы электроизмерительных приборов. Приборы одной системы обладают одинаковым принципом действия. Существуют следующие основные системы приборов: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, индукционная.

3.3. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Приборы этой системы (рис. 3.3.1) содержат постоянный магнит — 1, к которому крепятся полюса — 2. В межполюсном пространстве расположен стальной цилиндр — 3 с наклеенной на него рамкой — 4. Ток в рамку подается через две спиральные пружины -5. Принцип действия прибора основан на взаимодействии тока в рамке с магнитным полем полюсов.

Это взаимодействие вызывает вращающий момент , под действием которого рамка и вместе с ней цилиндр повернутся на угол .
Спиральная пружина, в свою очередь, вызывает противодействующий момент .
Так как вращающий момент пропорционален току, , а противодействующий момент пропорционален углу закручивания пружин , то можно написать:

где k и D — коэффициенты пропорциональности. Из написанного следует, что угол поворота рамки

а ток в катушке

где — чувствительность прибора к току, определяемая числом делений шкалы, соответствующая единице тока; C_I — постоянная по току, известная для каждого прибора.
Следовательно, измеряемый ток можно определить произведением угла поворота (отсчитывается по шкале) и постоянной по току C_I.
К достоинствам этой системы относят высокую точность и чувствительность, малое потребление энергии.
Из недостатков следует отметить сложность конструкции, чувствительность к перегрузкам, возможность измерять только постоянный ток (без дополнительных средств).

3.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА

Приборы этой системы (рис. 3.4.1) имеют неподвижную катушку — 1 и подвижную часть в виде стального сердечника — 2, связанного с индикаторной стрелкой — 3 противодействующей пружины — 4.
Измеряемый ток, проходя по катушке, намагничивает сердечник и втягивает его в катушку.
При равенстве вращающего и тормозящего моментов система успокоится. По углу поворота подвижной части определяют измеряемый ток.
Среднее значение вращающего момента пропорционально квадрату измеряемого тока:

Так как тормозящий момент, создаваемый спиральными пружинами, пропорцио-нален углу поворота подвижной части , уравнение шкалы прибора запишем в виде:

Другими словами, угол отклонения подвижной части прибора пропорционален квадрату действующего значения переменного тока.

К главным достоинствам электромагнитной силы относятся: простота конструкции, надежность в работе, стойкость к перегрузкам.
Из недостатков отмечаются: низкая чувствительность, большое потребление энергии, небольшая точность измерения, неравномерная шкала.

3.5. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Эта система представляет собой две катушки (рис. 3.5.1), одна из которых неподвижная, а другая — подвижная. Обе катушки подключаются к сети, и взаимодействие их магнитных полей приводит к повороту подвижной катушки относительно неподвижной.

Из уравнения видно, что шкала электродинамической системы имеет квадратичный характер. Для устранения этого недостатка подбирают геометрические размеры катушек таким образом, чтобы подучить шкалу, близкую к равномерной.
Эти системы чаще всего используются для измерения мощности, т.е. в качестве ваттметров, тогда:

В этом случае шкала ваттметра равномерная.
Основным достоинством прибора является высокая точность измерения.
К недостаткам относятся малая перегрузочная способность, низкая чувствительность к малым сигналам, заметное влияние внешних магнитных полей.

3.6. ИНДУКЦИОННАЯ СИСТЕМА

Приборы индукционной системы получили широкое распространение для измерения электрической энергии. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 3.6.1. Электрический счетчик содержит магнитопровод — 1 сложной конфигурации, на котором размещены две катушки; напряжения — 2 и тока — 3. Между полюсами электромагнита помещен алюминиевый диск — 4 с осью вращения — 5. Принцип действия индукционной системы основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых катушками тока и напряжения с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в алюминиевом диске.

Вращающий момент, действующий на диск, определяется выражением:

где Ф_U — часть магнитного потока, созданного обмоткой напряжения и проходящего через диск счетчика; Ф_I — магнитный поток, созданный обмоткой тока; — угол сдвига между Ф_U и Ф_I. Магнитный поток Ф_U пропорционален напряжению Магнитный поток Ф_I пропорционален току:
Для того чтобы счетчик реагировал на активную энергию, необходимо выполнить условие:

т.е. вращающий момент пропорционален активной мощности нагрузки.
Противодействующий момент создается тормозным магнитом — 6 и пропорционален скорости вращения диска:

В установившемся режиме и диск вращается с постоянной скоростью. Приравнивая два последних уравнения и решив полученное уравнение относительно угла поворота диска

Таким образом, угол поворота диска счетчика пропорционален активной энергии. Следовательно, число оборотов диска n тоже пропорционально активной энергии.

3.7. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Измерение тока производится прибором, называемым амперметром.
Существуют четыре схемы включения амперметра в цепь. Первые две (рис. 3.7.1) предназначены для измерения постоянного тока, а две вторые схемы — для измерения переменного тока.

Вторая и четвертая схемы применяются в тех случаях, когда номинальные данные амперметра меньше измеряемой величины тока. В этом случае при определении истинного значения тока нужно учитывать коэффициент преобразования:

где I_ист — истинное значение тока,
I_изм — измеренное значение тока,
k_пр — коэффициент преобразования.
Измерение напряжения производится вольтметром. Здесь также возможны четыре различных схемы подключения прибора (рис. 3.7.2).

В этих схемах также используются методы расширения пределов измерения напряжения (вторая и четвертая схемы).

3.8. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Для измерения мощности постоянного тока достаточно измерить напряжение и ток. Результат определяется по формуле:

Метод амперметра и вольтметра пригоден и для измерения полной мощности, а также активной мощности переменного тока, если cos j = 1.
Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором — ваттметром.
Как было сказано ранее, для измерения мощности лучшей является электродинамическая система.
Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовательной и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй — пропорциональный напряжению в сети.
Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках:

На рис. 3.8.1 показана схема включения ваттметра в однофазную сеть.

В трехфазных сетях для измерения мощности используют один, два и три ваттметра.
Если нагрузка симметричная и включена "звездой", то достаточно одного ваттметра (рис. 3.8.2, а). Если в этой же схеме нагрузка несимметрична по фазам, то используются три ваттметра (рис. 3.8.2, б). В схеме соединения потребителей "треугольником" измерение мощности производится двумя ваттметрами (рис. 3.8.2, в).

3.9. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Электрическое сопротивление в цепях постоянного тока может быть определено косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра. В этом случае:

Можно использовать омметр — прибор непосредственного отсчета. Существуют две схемы омметра: а) последовательная; б) параллельная (рис. 3.9.1).

Уравнение шкалы последовательной схемы намерения:

где г — сопротивление цепи гальванометра. При угол поворота подвижной части прибора определяется величиной измеряемого сопротивления Rx. Поэтому шкала прибора может быть непосредственно проградуирована в Омах. Ключ K используется для установки стрелки прибора в нулевое положение. Омметры параллельного типа удобнее применять для измерения небольших сопротивлений
Измерение сопротивлений можно также осуществлять логометрами. На рис. 3.9.2 приведена принципиальная схема логометра.

Для этой схемы имеем:

Отклонение подвижной части логометра:

Таким образом, показание прибора не зависит от напряжения источника питания и определяется величиной измеряемого сопротивления Rx.

Классы точности образцовых и рабочих приборов

наклона, определение основных погрешностей, определение вариации показаний прибора, проверка возвращения указателя к нулевой отметке.

Определение основной погрешности электроизмерительных приборов осуществляется следующими наиболее распространенными методами: сличения на постоянном и переменном токе, компенсационным на постоянном токе, термоэлектрического компа-рирования на переменном токе.

Выбор метода поверки и образцового прибора определяется требуемым соотношением погрешностей образцового и поверяемого приборов (1:5).

Поверка приборов классов точности 0,05-0,5 на постоянном токе проводится компенсационным методом.

Погрешности приборов классов точности 0,1 -0,5, предназначенных для работы на постоянном и переменном токе, определяются на постоянном токе компенсационным методом, если изменение показания прибора при переходе с постоянного на переменный ток номинальной частоты (или в номинальной области частот) не превышает 1/3 наибольшей допускаемой погрешности, определяемой классом точности поверяемого прибора. При несоблюдении этого условия, а также при отсутствии в поверочном органе таких сведений прибор должен поверяться также и на переменном токе номинальной частотьь Поверка на переменном токе в этом случае проводится методом термоэлектрического компарирования (сравнения).

Погрешность электроизмерительных приборов классов точности от 1 до 4 определяется методом сличения их показаний с показаниями образцовых приборов непосредственной оценки или. любым более точным методом.

При поверке методом сличения образцовый прибор выбирается исходя из характеристик поверяемого прибора: его класса точности, предела гомерения, системы измерительного механизма. Класс точности образцового прибора должен быть не ниже указанного в табл. 2.10.

На переменном токе, как правило, поверка приборов проводится методом сличения. Частота переменного тока должна соответствовать указанной на приборе, при отсутствии этого указания проверка проводится на частоте 50 Гц. Если на шкале указан диапазон частот, определять основную погрешность можно при любой частоте этого диапазона.

Система образцового прибора выбирается исходя из системы поверяемого прибора.

Таблица 2.10. Рекомендуемые соотношения

между классом поверяемого и образцового приборов при поверке методом сличения

Класс точности поверяемого прибора

Класс точности образцового прибора

без введения поправки

с введением поправки

При поверке магнитоэлектрических приборов в качестве образцовых должны применяться приборы той же системы, а при поверке приборов других систем на постоянном токе — электродинамические или электромагнитные приборы.

Образцовый прибор должен иметь вариацию показаний, не превышающую половины допускаемой погрешности.

Конечные значения шкал образцового и поверяемого приборов не должны отличаться более чем на 25%. Можно использовать приборы с большим пределом измерения, но более высокого класса точности, определяемого по формуле

где Оп. «о — пределы измерения соответственно поверяемого и образцового приборов; «пов. «обр — классы точности поверяемого и образцового приборов.

При поверке приборов на постоянном токе компенсационным методом могут применяться потенциометры постоянного тока, обеспечивающие вместе с образцовыми мерами определение значения измеряемого напряжения (тока) для конечного значения шкалы поверяемого прибора с погрешностью, не превышающей 0,1 % для приборов класса точности 0,5; 0,04% для приборов класса точности 0,2; 0,02% для приборов класса точности 0,1; 0,01% для приборов класса точности 0,05.

Поверка приборов классов точности 0,1-0,5, предназначенных для измерений в цепях переменного тока, проводится методом компарирования. При поверке приборов этим методом среднеквадратическое значение переменного напряжения (тока) на каждой числовой отметке шкалы поверяемого прибора определяется путем измерения компенсационным методом постоянного напряжения (тока), эквивалентного по тепловому

или электродинамическому действию измеряемому переменному напряжению (току). Сравнение переменного и постоянного напряжений (токов) производится с помощью термоэлектрических или электромеханических компараторов. Наибольшее распространение получили термоэлектрические компараторы, имеющие более широкий диапазон частот.

Схема поверки вольтметра с использованием термоэлектрического компаратора приведена на рис. 2.89. Поверяемый вольтметр подключается к регулируемому источнику переменного напряжения. Термопреобразователь ТП переключателем П также включается на переменное напряжение параллельно поверяемому вольтметру через добавочное сопротивление Гд. Регулируя напряжение источника питания, указатель вольтметра устанавливают на поверяемую числовую отметку шкалы и уравновешивают термо-ЭДС преобразователя падением напряжения на резисторе путем изменения тока от вспомогательного источника Ее с помощью регулировочного резистора г. Момент полного уравновешивания термо-ЭДС определяют по нулевому показанию гальванометра Г. Затем переключателем П включают нагреватель термопреобразователя на постоянное напряжение, регулировкой которого компенсируют термо-ЭДС преобразователя от постоянного тока, отмечая это также по нулевому показанию гальванометра. Действительное значение постоянного напряжения, эквивалентное установленному переменному напряжению, измеряют потенциометром или цифровым вольтметром.

Поверка электронных аналоговых вольтметров. При поверке электронных вольтметров определяют следующие параметры:

Рис. 2.89. Схема поверки вольтметров с использованием термоэлектрического компаратора

основную погрешность измерения постоянного напряжения;

основную погрешность в нормальной и расширенной областях частот при измерении переменного напряжения;

основную погрешность в нормальных и в рабочих областях временных параметров импульсов.

Погрешность вольтметров определяется методом сравнения его показаний с показаниями образцового средства воспроизведения напряжения (калибраторов) или сличением показаний поверяемого и образцового вольтметров непосредственно либо с использованием делителя напряжения.

В случае применения образцового делителя напряжения его выходное сопротивление не должно превышать значения, определяемого по формуле

где Rsbix — выходное сопротивление образцового делителя напряжения. Ом; R — входное сопротивление поверяемого вольтметра. Ом; 5доп — предел допускаемой основной погрешности поверяемого вольтметра, %.

Если входное сопротивление поверяемого прибора имеет реактивную составляющую за счет входной емкости, то выходное сопротивление образцового делителя в омах не должно превышать значения, определяемого по формуле

где / — частота, на которой производится измерение, Гц; С — входная емкость поверяемого прибора, Ф.

При использовании калибраторов основная погрешность поверяемого вольтметра определяется по шкале калибратора (В 1-7, В1-12, В1-13, В1-18 — калибраторы постоянного напряжения; В1-9, В1-15, В1-16 — калибраторы переменного напряжения; В1-8 — калибратор постоянного и переменного напряжений; В1-5 — калибратор импульсного напряжения).

При использовании образцовых вольтметров основная погрешность поверяемого вольтметра рассчитьгеается по формуле А = = и — Ид или А = и — kjiU, где и — показание поверяемого вольтметра. В; и — показание образцового средства измерений. В; к„ — коэффициент передачи образцового делителя, равный 1Дд,-коэффициент деления образцового делителя.

Основную погрешность определяют на каждой числовой отметке шкалы основных пределов измерений поверяемого вольтметра. За основной предел принимаются пре-

делы, нанесенные на шкалах отсчетного устройства вольтметра при множителе, равном единице.

На остальных пределах измерений основную погрешность определяют на конечных числовых отметках шкал, а также на отметках, на которых ранее были определены наибольшие положительная и отрицательная погрешности (или наибольшая и наименьшая погрешности, если все погрешности одного знака).

Поверка цифровых вольтметров и АЦП. Теоретические аспекты поверки цифровых вольтметров и АЦП рассмотрены в [21]. Основное отличие цифровых приборов от аналоговых заключается в наличии квантования измеряемой величины по уровню, что обусловливает методическую составляющую погрешности ЦВ и АЦП — погрешность квантования (дискретности). Погрешность квантования нормируется, но не поверяется, так как она известна, не изменяется во времени и имеет одно и то же предельное значение во всех приборах одного типа.

Погрешность квантования — случайная величина, закон распределения которой можно рассматривать как равномерный в определенных границах. Эти границы определяются только схемой ЦВ (АЦП) и равны + 0,5д (q — ступень квантования) для синхронизированных приборов (большинство выпускаемых приборов) и ± g для несинхронизи-рованных. Синхронизированными являются, например, время-импульсные ЦВ, у которых имеется синхронизация импульсов, выра-батьшаемых генератором опорной частоты с началом интервала (см. рис. 2.33).

У ЦВ необходимо и достаточно контролировать лишь инструментальную составляющую погрешности, которая проявляется в виде смещения действительной функции преобразования по отношению к функции преобразования идеального квантователя. Для решения практических задач, связанных с поверкой ЦВ, инструментальную погрешность Ди = Ас -I- А ЦВ в отдельно взятой точке диапазона можно рассматривать как случайную величину Ди с математическим ожиданием Ас и дисперсией сг, равной дисперсии случайной величины А. Закон распределения случайной составляющей А — одномо-дальный и симметричный. Вид этого закона распределения определяется свойствами конкретного вида ЦВ. Для большинства видов ЦВ закон распределения А близок к нормальному.

У ЦВ определяется инструментальная погрешность, приведенная ко входу, которая в поверяемой точке является разностью дей-

ствительного значения входного напряжения, соответствующего границе между двумя соседними значениями выходного сигнала и номинальным значением этого напряжения. Определение погрешности ЦВ, приведенной к выходу, производят для ЦВ, имеющих погрешность, существенно большую ступени квантования.

У ЦВ нормируют одну из перечисленных ниже метрологических характеристик;

пределы допускаемых значений основных погрешностей Дд и размер q ступени квантования измеряемой величины по уровню;

пределы допускаемых значений систематической Дед и случайной Од составляющих основной погрешности; размер q ступени квантования;

пределы допускаемых значений основ- . ной погрешности и ее составляющих Дед, Од; размер q ступени квантования;

Пределы основной погрешности и ее составляющих (систематической и случайной) нормируются в виде значений абсолютных, относительных или приведенных погрешностей. Случайная составляющая погрешности нормируется в виде предела Од допускаемых значений среднего квадратического отклонения. Заметную случайную составляющую имеют, как правило, ЦВ высокой чувствительности (1 мкВ и менее).

В настоящее время у большинства ЦВ нормируется, как правило, предел допускаемой относительной основной погрешности, %, которая устанавливается двучленной: 5 = = ±(а + ЬАу1А, или в соответствии с ГОСТ 8.401-80 по трехчленной формуле 5= ±c + b(AJAx-Vi], где о, Ь и с = а + + Ь — положительные числа; — наибольшее значение поддиапазона измерения; Ах — значение измеряемой величины на входе (выходе) или число делений, отсчитанных по шкале (цифровому табло).

Методика установления требований к точности образцовых средств измерений, применяемых при поверке ЦВ и АЦП, определяется в соответствии с ГОСТ 8.009 — 72, исходя из заданной допускаемой вероятности брака поверки. Такой подход позволяет снижать (в разумных пределах) требования к точности образцовых средств измерений за счет введения двухдопускового контроля погрешности. Вопрос поверки ЦВ менее точными образцовыми средствами актуален, так как точность современных ЦВ приближается к точности образцовых приборов.

Классы точности манометров

Применяемые классы точности манометра

Измерительные приборы подразделяются на две основные категории.

Рабочие приборы – это те приборы, которые непосредственно участвуют в технологическом процессе. Предназначение образцовых приборов – определение точности показаний рабочих приборов.

Класс точности прибора связан с его допустимой погрешностью. Погрешность – это величина отклонения показаний приборов от действительных значений. Класс точности определяется по вычислению ОДПП прибора. Основная допустимая приведенная погрешность прибора измеряется в процентном соотношении от предельно допустимой абсолютной погрешности к номинальной величине. Чем выше процент – тем менее точен прибор, и наоборот.

Точность образцовых манометров значительно выше, чем рабочих. Это объясняется двумя причинами:

• предназначением для оценки соответствия рабочих приборов;
• образцовые приборы работают, как правило, в лабораторных условиях, поэтому их исполнение не требует дополнительных мер защиты от внешних воздействий.

Например, существует три класса точности пружинных манометров:

• 0,16;
• 0,25;
• 0,4.

К грузопоршневым манометрам требования еще более жесткие:

• 0,05;
• 0,2.

Рабочие манометры могут соответствовать следующим классам точности:

• 0,5;
• 1,0;
• 1,5;
• 2,5;
• 4,0.

Чтобы правильно выбрать манометр и метод измерения, необходимо учесть: во-первых, характеристики измеряемых величин; во-вторых, требования к точности измерения; в-третьих, технологические условия, в которых оборудование будет работать.

Любые величины можно измерить только приблизительно, поэтому под «действительным значением» обычно понимается показатель, определяемый образцовыми приборами. Соответствие измерений допустимой погрешности расчетным указывает на то, что рабочий прибор соответствует своему классу точности.

Различают основной и дополнительный вид погрешности. Основная погрешность определяется идеальными условиями, и на ее величину влияют исключительно конструктивные и сборочные особенности прибора: например, большее или меньшее механическое трение в системе или точность градуировок шкал.

Дополнительная погрешность зависит от условий эксплуатации прибора. Она может зависеть от высокой температуры, в условиях которой работает прибор, тряски или вибрации оборудования, на котором он установлен и т.д.

Еще одна характеристика, обеспечивающая точность показаний — вариация. Она определяется при поверке, а понимается под ней максимальная разность показаний прибора при нескольких измерениях: например, разница показаний при прямом и обратном ходе. В первом случае прибор поверяется по контрольным точкам от 0 до 100%, во втором – наоборот, от 100 до 0%.

Приборы измерения давления основываются, в основном, на уравновешивании значений столбом жидкости или механическими свойствами пружины. Для механических методов измерения вариация характерна в большей степени. Часто она возникает при наличии излишнего трения: например, при механическом износе деталей или нехватке смазки, а также ухудшении упругости пружины или другим причинам.

Но вариация может наблюдаться даже у жидкостных приборов. Например, она возникает в случае отклонения свойств жидкости от расчетных характеристик по сопротивлению. Впрочем, в жидкостных приборах вариация встречается не так часто.

§ 95. Назначение и типы электроизмерительных приборов

Электроизмерительные приборы служат для контроля режима работы электрических установок, их испытания и учета расходуемой электрической энергии. В зависимости от назначения электроизмерительные приборы подразделяют на амперметры (измерители тока), вольтметры (измерители напряжения), ваттметры (измерители мощности), омметры (измерители сопротивления), частотомеры (измерители частоты переменного тока), счетчики электрической энергии и др.

Различают две категории электроизмерительных приборов: рабочие — для контроля режима работы электрических установок в производственных условиях и образцовые — для градуировки и периодической проверки рабочих приборов. На железнодорожном транспорте электрические измерения получили широкое распространение при эксплуатации и ремонте э. п. с, тепловозов и устройств энергоснабжения железных дорог.

Типы приборов.

В зависимости от способа отсчета электроизмерительные приборы разделяют на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения.

Приборами непосредственной оценки, или показывающими, называются такие, которые позволяют производить отсчет измеряемой величины непосредственно на шкале. К ним относятся амперметры, вольтметры, ваттметры и др.

Основной частью каждого такого прибора является измерительный механизм. При воздействии измеряемой электрической величины (тока, напряжения, мощности и др.) на измерительный механизм прибора подается соответствующий сигнал на отсчетное устройство, по которому определяют значение измеряемой величины.

По конструкции отсчетного устройства показывающие приборы делятся на приборы с механическим указателем (стрелочные), со световым указателем (зеркальные), с пишущим устройством (самопишущие) и электронные приборы со стрелочным или цифровым указателем отсчета. В стрелочных приборах измерительный механизм поворачивает стрелку на некоторый угол, который определяет значение измеряемой величины (шкала прибора проградуирована в соответствующих единицах: амперах, вольтах, ваттах и пр.).

В электроизмерительных приборах сравнения измерения осуществляются путем сравнения измеряемой величины с какой-либо образцовой мерой или эталоном. К ним относятся различные мосты для измерения сопротивлении и компенсационные измерительные устройства (потенциометры). Последние измеряют разность между измеряемым напряжением или э. д. с. и компенсирующим образцовым напряжением (э. д. с). В качестве сравнивающего прибора обычно используют гальванометр.

Действие электроизмерительных приборов непосредственной оценки основано на различных проявлениях электрического тока (магнитном, тепловом, электродинамическом и пр.), используя которые можно при помощи различных измерительных механизмов вызвать перемещение стрелки.

В зависимости от принципа действия, положенного в основу устройства измерительного механизма, электроизмерительные приборы относятся к различным системам: магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, тепловой, индукционной и др. Приборы каждой из этих систем имеют свои условные обозначения.

Приборы могут выполняться с противодействующей возвратной пружиной и без пружины. В последнем случае они называются логометрами.

Каждый электроизмерительный прибор имеет некоторую погрешность, которая определяется трением в его осях, технологическими допусками отдельных его деталей, гистерезисом в магнитной системе и т. д.

Для оценки точности измерений используют понятие относительная погрешность δx%. Она представляет собой отношение абсолютной погрешности Δx, которая имеет место при измерениях (разность между измеренной величиной x_из и ее действительным значением х_д), к действительному значению измеряемой величины в процентах:

δx% = (x_из— х_д)/х_д * 100 (91)

Эта погрешность различна при разных значениях измеряемой величины, т. е. для различных делений шкалы прибора. Поэтому точность электроизмерительных приборов оценивают по основной приведенной погрешности _ϒx, которая равна отношению наибольшей абсолютной погрешности Δx_max для данного прибора к наибольшему (номинальному) значению х_ном той величины (тока, напряжения, мощности и пр.), которую может измерять прибор:

Основной приведенной погрешностью считается погрешность прибора при нормальных условиях его работы. При отклонении от этих условий возникают дополнительные погрешности: температурная (от изменения окружающей температуры), от влияния внешних магнитных полей, от изменения частоты переменного тока и пр.

Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой

Магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом

Электродинамический прибор

Электромагнитный прибор

Ферродинамический прибор