Классификация и маркировка контрольно-измерительных приборов.

ОГБОУ СПО «Новгородский агротехнический техникум»

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА

на выполнение практической работы № 4

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Тема1.5: Электрические измерения

Наименование работы: Измерения и измерительные приборы

Цель: Определять основные метрологические понятия. Характеризовать методы и средства измерений с учётом классификации, в соответствии с ГОСТ . Характеризовать электроизмерительные приборы в соответствии с ГОСТ . Анализировать работу приборов.

Норма времени : 2 часа

В результате выполнения практического задания студент должен

знать:

- роль и значение электрических измерений в науке и технике;

- классификацию электроизмерительных приборов;

Уметь:

- различать тип и характеристики измерительных приборов по условным обозначениям;

- пользоваться электроизмерительными приборами изученных систем;

- составлять схемы включения приборов при измерении различных электрических величин;

Оснащение рабочего места : инструкционная карта, тетрадь ПЗ.

Основные правила техники безопасности: нет.

Литература: Методические указания

Теоретическая часть

Раздаточный материал 1.

Термины и определения.

Измерение — нахождение значения ФВ опытным путем с помощью специальных технических средств.

Есть другое определение. Измерение это сравнение измеряемой величины с однородной величиной, принятой за единицу.

Средство измерения (СИ)— техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. В зависимости от функционального назначения и конструктивного исполнения различают следующие средства измерений:

• Меры

• Измерительные преобразователи.

• Измерительные приборы.

Мера — СИ, предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера (например, гиря).

Измерительный преобразователь — СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не воспринимаемой непосредственно наблюдателем

Измерительный прибор — СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем (например, линейка, штангенциркуль).

По виду выходного сигнала приборы принято делить на аналоговые, у которых выходной сигнал является непрерывной функцией измеряемой величины и цифровые. Измерительные приборы состоят из цепочки преобразователей, и устройства отображения измерительной информации (шкалы, указателя, цифрового табло)

Средства измерений предназначены для измерения физических величин. Физическая величина (ФВ) — свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта (например, длина, масса, время, сила тока и т.д.)

* Значение ФВ — оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц, причем отвлеченное (безразмерное) число, входящее в значение физической величины, называется числовым значением (например, 1 м, 5 г, 10 А и т.д.)

Раздаточный материал 2.

Виды и методы измерений

Измерительной информацией называется информация о значениях измеренных ФВ.

Применяемые при измерениях методы и технические средства не являются идеальными, а органы восприятия экспериментатора не могут идеально воспринимать показания приборов. Поэтому после завершения процесса измерения остается некоторая неопределенность в наших знаниях об объекте измерения, т.е. получить истинное значение ФВ невозможно. В теории измерений мерой неопределенности результата измерения является погрешность результата наблюдения.

Под погрешностью результата измерения, или просто погрешностью измерения, понимается отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой физической величины.

Однако поскольку истинное значение ФВ остается неизвестным,

В формулу для оценки погрешности подставляют вместо истинного значения ФВ ее действительное значение. Под действительным значением ФВ понимается ее значение, полученное опытным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Каковы же основные причины возникновения погрешности? Можно выделить четыре основные группы погрешностей измерения: погрешности, вызванные методиками выполнения измерения (погрешность метода измерения); погрешность средств измерения; погрешность органов чувств наблюдателей (личные погрешности); погрешности, обусловленные влиянием условий измерения..

Все эти погрешности дают суммарную погрешность измерения. В метрологии принято разделять суммарную погрешность измерения на две составляющие — случайную и систематическую погрешности.

Случайная погрешность измерения — составляющая погрешности результатов измерения, изменяющаяся случайным образом, по знаку и значению в повторных наблюдениях, проведенных с одинаковой тщательностью одной и той же не изменяющейся ФВ.

Систематическая погрешность измерения — составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или же закономерно*изменяющаяся при повторных наблюдениях одной 1 той же не изменяющейся ФВ.

В общем случае в результатах измерения всегда присутствуют эти обе составляющие. На практике часто бывает так, что одна из них значительно превышает другую. В этих случаях меньшей составляющей пренебрегают. Например, при измерениях, проводимых с помощью линейки или рулетки, как правило, преобладает случайная составляющая погрешности, а систематическая — мала, ею пренебрегают. Случайная составляющая в этом случае объясняется следующими основными причинами: неточностью (перекосом) установки рулетки (линейки); неточностью установки начала отсчета; изменением угла наблюдения; усталостью глаз; изменением освещенности.

Систематическая погрешность возникает из-за несовершенства метода выполнения измерения, погрешностей СИ, из-за влияния условий, погрешностей градуировки и поверки СИ.

Случайная погрешность характеризует такое качество, как точность измерений, а систематическая — правильность измерения. Кроме случайной и систематической погрешностей измерения различают так называемую грубую погрешность измерения. Иногда в литературе эту погрешность называют промахом. Грубая погрешность результата измерения — это такая погрешность, которая значительно превышает ожидаемую. Различают погрешности абсолютные и относительные.

Абсолютная погрешность — погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины. Находится как разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины. (∆=Аи-Ад)

Например, погрешность измерения массы в 5 кг — 0,0001 кг.

Относительная погрешность — это безразмерная величина, определяющаяся отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой ФВ, она может выражаться в процентах (%). Например, относительная погрешность измерения массы 5 кг = 0.00002, или 0,002 %.( δ=∆/ А_д )

Иногда берется отношение абсолютной погрешности к максимальному значению ФВ, которое может быть измерено данным СИ (верхний предел шкалы прибора). В этом случае относительная погрешность называется приведенной. (γ=∆/ А_мах.*100%)

Как уже отмечалось, в общем случае проявляются одновременно обе составляющие суммарной погрешности измерения — случайная и систематическая

По допустимому значению приведенной погрешности все меры и измерительные приборы делят на классы точности.

Класс точности характеризуется числом, указывающим наибольшее допустимое значение приведенной погрешности. Например, класс точности 0,05 на катушке сопротивления указывает, что основная приведенная погрешность этой катушки не должна превышать 0,05%, Основной погрешностью называют погрешность мер и приборов при нормальных условиях их эксплуатации., Под дополнительной погрешностью понимают погрешность, возникающую вследствие отклонения условий работы прибора от нормальных. Нормальные условия определяются техническими условиями и соответствующими ГОСТами.

Показывающие приборы имеют следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,5; 0,2; 1; 1,5; 2,5; 4:

Класс точности показывает, какой процент от диапазона измерения может составлять наибольшая допустимая абсолютная погрешность.

Раздаточный материал 3.

Классификация и маркировка контрольно-измерительных приборов.

Классификация.

Показывающие приборы могут различаться:

• по назначению,

•Породу измеряемой величины,

• условиям эксплуатации,

• защищенности от внешних магнитных и электрических полей,

• устойчивости к механическим воздействиям,

• точности,

• принципу действия и другим признакам.

Классификация щитовых и переносных показывающих и самопишущих приборов регламентирована ГОСТ1845-69.

По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы разделяют на:

• амперметры,

• вольтметры,

• ваттметры,

• счетчики электрической энергии,

• омметры,

• фазометры,

• фарадометры,

• частотомеры (герцметры), и т.д.

В зависимости от условий эксплуатации приборы и вспомогательные части по своему исполнению разделяются на три группы:

1. Группа А - для работы в сухих отапливаемых помещениях.

2. Группа Б - для работы в закрытых не отапливаемых помещениях.

3. Группа В - для работы в полевых (Bi) или морских (Вг) условиях.

Значения рабочих и предельных температур окружающей среды, а также относительной влажности для приборов разных групп в соответствии р ГОСТ 1845-59 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Значения рабочих и предельных температур окружающей среды, а также

относительной влажности для приборов разных групп.

Группа приборов	Рабочие условия		Предельные условия
Группа приборов	температура, °С	относительная влажность, %	температура, °С	Относительная влажность, %
А	от+10 до+35	80*	от -40 до +60	95*
Б	от -30 до +40	90*	от -40 до +60	95**
в,	от -40 до +50	95**	от -50 до +60	95***
в₂	от -50 до +60	95**	от -60 до +65	95***

* Влажность приведена при +30°С

** Влажность приведена при+35°С

***Влажность приведена при +60°С

По защищенности от внешних полей показывающие приборы разделены на две категории с допускаемыми изменениями показаний в зависимости от класса точности, приведенными в таблице 2.

Таблица 2. Допускаемые изменения показаний приборов от влияния внешних полей.

Класс точности прибора	Допускаемые изменения показаний прибора, %
	Категория I	Категория II
0,05; 0,1; 0,2; 0,5	±0,5	±1,0
1,0; 1,5	±1,0	±2,5
2,5; 4,0	±2,5	±5,0

По принципу действия (системе прибора)

По способу преобразования измеряемой величины во вращающий момент, действующий на подвижную часть, а также по конструктивным особенностям самого измерительного механизма показывающие приборы разделяют на:

• Магнитоэлектрические с подвижной рамкой.

• Магнитоэлектрические с подвижным магнитом.

• Электромагнитные.

• Электромагнитные поляризованные.

• Электродинамические.

• Ферродинамические.

• Индукционные.

• Магнитоиндукционные.

• Электростатические.

• Вибрационные (язычковые).

• Тепловые (с нагреваемой проволокой).

• Биметаллические (с нагреваемой термометаллической лентой).

По принципу действия и конструктивным особенностям преобразователя, применяемого в комплекте с магнитоэлектрическим измерительным механизмом для цепей переменного тока, приборы разделяют на:

• Выпрямительные - с полупроводниковым выпрямителем или с электромеханическим выпрямителем.

• Термоэлектрические - с неизолированным (контактным) или с изолированным (бесконтактным) преобразователем.

• Электронные - с ламповым или полупроводниковым преобразователем.

По устойчивости к механическим воздействиям показывающие приборы разделяют на:

• Обыкновенные.

• Обыкновенные с повышенной прочностью и устойчивые к механическим воздействиям:

> Тряскопрочные (ТП).

> Вибропрочные (ВП).

> Нечувствительные к тряске - тряскоустойчивые (ТН).

> Нечувствительные к вибрации - вибрационноустойчивые £ВН).

> Ударопрочные (УП).

Тряскопрочными, вибрационнопрочными и ударопрочными называют приборы, способные противостоять разрушающему влиянию механических воздействий (тряске, вибрации или ударным сотрясениям) и продолжать нормально работать после их воздействия.

Тряскоустойчивыми и вибрационноустойчивыми называют приборы, способные нормально работать в условиях тряски или вибрации.

Показывающие приборы имеют следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Маркировка. Электроизмерительные приборы исключительно разнообразны по

• назначению,

• конструктивному оформлению,

• принципу действия

• техническим характеристикам.

Чтобы легко получить необходимую и достаточную характеристику каждого электроизмерительного прибора, ГОСТ 1845-59 .установлена специальная система их маркировки. Согласно этому ГОСТу, на лицевой стороне прибора, обычно на шкале, при помощи условных обозначений указаны:

Условные обозначения для маркировки приборов и некоторые примеры их применения приведены в таблице 3.

Практическая часть.

Задание 1.(3 балла)

Постарайтесь решить задачи.

1 .Образцовый прибор показал значение напряжения 198 Вольт, при этом рабочий прибор с пределом измерения 300В показал значение 200 Вольт. Запишите условие символами и найдите значение абсолютной, относительной и приведённой погрешностей, определите класс точности прибора.

2. При проверке точности работы прибора погрешность составила на первом делении о„6%, на втором делении 0,8%, на третьем делении 1%, на четвёртом делении 3%, на пятом делении 1,4 %. Определите на каких деления погрешность систематическая, на каких грубая.

3. Прибор с классом точности 1 имеет предел измерения 100В. Определите какую он имеет право иметь наибольшую абсолютную погрешность.

Заданием 2.(12 баллов)

Дополните предложение:

1. Под погрешностью результата измерения, или просто погрешностью измерения, понимается отклонение...... от................

2. В формулу для оценки погрешности подставляют вместо истинного значения ФВ ее....

3. Под действительным значением ФВ понимается ее значение,......... и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

4. Класс т о ч н о с т и характеризуется числом, указывающим наибольшее допустимое значение ......

5.Основной погрешностью называют погрешность мер и приборов при.........

6. Показывающие приборы имеют следующие классы точности: ............,...........

Назовите понятие, соответствующее определению:

Задание 3. (6 баллов)В графу 2 впишите признаки, по которым классифицируются электроизмерительные приборы, пользуясь раздаточным материлом 3

Группа приборов	Характеристика
Группа1( наименование группы) Амперметры Вольтметры Вал метры Счетчик электрической энергии Омметры Фазометры Частотомеры	УГО
Группа2( наименование группы) Трясопрочные Вибропрочные Трясоусгойчийые Виброусгойчнвые Ударопрочные Взрывобезоиасные
Группа 3( наименование группы) Магнитоэлектрические Электромагнитные Электродинамические Ферродинамические Индукционные Электростатические	■*
Группа 4( наименование группы) Приборы для работы в сухих отапливаемых помещениях Для работы в закрытых неотапливаемых помещениях Для работы в полевых или морских условиях
Группа 5( наименование группы) Приборы категории 1 Приборы категории 2