Лекція 2. Електровимірювальні прилади

В процесі вимірювання електричних величин застосовують відповідні засоби (вимірювальні прилади), які мають відповідним чином нормовані метрологічні характеристики. Такі засоби можна розділити на окремі види відповідно до їх складності та функціональних можливостей.

Рис. 2.1. Види засобів вимірювання електричних величин

Міра призначена для відтворення досліджуваної фізичної величини заданого значення. Серед сукупності мір виокремлюють (відповідно до їх призначення) еталони, зразкові міри, робочі міри.

За своєю суттю, електровимірювальні прилади – це технічні об’єкти, які слугують для сприйняття досліджуваної величини (сигналу) і перетворення цієї величини у сигнал вимірювальної інформації у доступній для сприйняття формі. В залежності від призначення сигнал вимірювальної інформації може подаватися у формі доступній для сприйняття органами зору або слуху людини, або у формі, придатній для подальшого оброблення електронними пристроями.

На вході будь-якого вимірювального приладу розміщується вимірювальний перетворювач. Досліджуваний сигнал надходить саме на вимірювальний перетворювач де перетворюється у інформаційний сигнал, придатний для подальшого оброблення згідно вибраного методу, який реалізується відповідними технічними засобами. Існують перетворювачі електричної величини в електричну (наприклад, шунти, подільники напруги, вимірювальні трансформатори) і неелектричної величини в електричну (наприклад, термопари, терморезистори, тензорезистори тощо).

Електровимірювальна система – це сукупність об’єднаних для виконання визначених завдань засобів вимірювання і допоміжних пристроїв, призначених для вироблення сигналів вимірювальної інформації.

Вимірювальна інформаційна (інформаційно-вимірювальна) система – це сукупність засобів вимірювання і допоміжних пристроїв, призначених для вироблення сигналів вимірювальної інформації, яка надходить (в тому числі одночасно) від декількох джерел у формі, яка зручна для подальшого оброблення, передавання та використання в автоматизованих та автоматичних системах управління.

Похибки вимірювання і класи точності

Похибка засобу вимірювання – це різниця між значенням фізичної величини, відображеної на даному вимірювальному приладі, та істинним значенням цієї величини.

Похибки розділяють

- за характером проявлення – на систематичні та випадкові;

- за залежністю від змінення у часі – на статичні і динамічні;

- за залежністю від умов виникнення – на основні і додаткові;

- за способом числового вираження – на абсолютні, приведені і відносні.

Абсолютна похибка () – це різниця між показами приладу А та реальним (дійсним) значенням вимірюваної величини А_р. Тобто

Відносна похибка (δ) – це подане у відсотках відношення абсолютної похибки  до реального значення вимірюваної величини А_р. Тобто

Приведена похибка (γ_пр) – це подане у відсотках відношення абсолютної похибки  до максимального значення шкали приладу A_max. Тобто

Узагальненою характеристикою точності засобів вимірювання є клас точності, який визначається приведеною похибкою.

Для електромеханічних вимірювальних приладів стандартами встановлено 8 класів точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4.

Приналежність приладу до визначеного класу точності вказує, що основна похибка даного приладу на всіх діленнях шкали не перевищує значення, яке визначене класом точності цього приладу.

Крім поняття похибки для характеристики вимірювального приладу користуються також поняттями:

- чутливість приладу (S) – відношення переміщення вказівника (стрілки) приладу (кількість ділень – dα) до величини змінення вимірюваної величини dx, що обумовило це переміщення. Тобто

.

- постійна приладу (ціна ділення) (C) – величина, зворотна до чутливості; показує, якому зміненню вимірюваної величини відповідає відхилення вказівника приладу на одне ділення шкали. Тобто

Похибки вимірювання виникають внаслідок недосконалості реалізованого методу вимірювання, обмеженої точності засобів вимірювання, індивідуальних особливостей спостерігача (оператора).

Відповідно до наведеного, всі похибки вимірювання розділяють на:

- методичні, які обумовлені недосконалістю застосованого методу вимірювання;

- інструментальні, які пов’язані з похибкою самих засобів вимірювання;

- суб’єктивні, які залежать від особливостей органів відчуття спостерігача.

Чисельно похибки вимірювання подаються так само, як і похибки засобів вимірювання і розділяються на абсолютні та відносні.