ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

ФИЗИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Описаны типы электроизмерительных приборов, используемых в физической лаборатории МГТУ.

Приведены рекомендации по их эксплуатации.

ВВЕДЕНИЕ
Выполнение большинства лабораторных работ в физическом практикуме сопровождается из мерением тока, напряжения, частоты, сопротивления и других электрических величин, что позволяет изучить сущность исследуемого физического процесса или определить параметры установки. Грамотное использование имеющихся в лаборатории электроизмерительных приборов обеспечит правильность получаемого результата.
Основные средства электрических измерений в физическом практикуме следующие: показывающие стрелочные и цифровые амперметры и вольтметры; универсальные цифровые вольтметры; универсальный осциллограф; генератор сигналов низкочастотный.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Электроизмерительные приборы можно классифицировать следующим образом:
1) по функциональному признаку (собирающие, обрабатывающие и (предоставляющие измерительную информацию; аттестующие и поверяющие );
2) по способу представления результатов измерения (показывающие и регистрирующие);
3) по методу измерения (непосредственно оценивающие и сравнивающие);
4) по способу применения и конструкции (щитовые, переносные, стационарные);
5) по точности измерения (измерительные, в которых нормируются погрешности; индикаторные или внеклассные, в которых погрешность измерения больше предусматриваемой стандартами; указывающие, в которых погрешность не нормируется);
6) по принципу действия или физическому явлению, положенному в основу работы прибора (электромеханические, электронные, электрохимические).

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Для измерения различных электрических величин, например тока или напряжения, наибольшее распространение имеют методы непосредственной оценки и метод сравнения.
Непосредственная оценка. Проводят с помощью амперметров и вольтметров — приборов со стрелочным или цифровым способом отсчета.
Амперметры включают в разрыв цепи с измеряемым током IИЗМ. Их собственное сопротивление RA и потребляемая мощность Р=RAI2
ИЗМ должны быть незначительными по сравнению с полным сопротивлением и мощностью измеряемой цепи.
Вольтметры подключают к точкам цепи, разность электрических потенциалов U между которыми следует определить. Чтобы не исказился режим работы цепи, входное сопротивление вольтметра RV должно быть большим, а потребляемая мощность P=U2/RV малой.
Наиболее высокую точность измерений получают в цепях постоянного тока. На переменном токе точность зависит от частоты и с повышением ее снижается.

Метод сравнения. Позволяет измерять напряжение и ЭДС с более высокой точностью. Этот метод используют в компенсационных схемах и электронных вольтметрах. Компенсационный принцип измерения напряжения позволяет косвенным путем измерять ток с высокой точностью. Суть метода сравнения состоит в том, что измеряемая величина, например напряжение, сравнивается в приборе с напряжением высокостабильного источника, и в момент их равенства производится индикация полученного значения.
В настоящее время широкое распространение получили электронные цифровые вольтметры приборы с цифровым отсчетным устройством и аналого-цифровым преобразователем, в котором измеряемая физическая величина (напряжение, ток, сопротивление и т.д.) автоматически преобразуется в числовой код. Такие вольтметры имеют ряд преимуществ по сравнению со стрелочными приборами. Они обладают широким диапазоном измеряемых напряжений — от единиц мкВ до 1000 В, быстродействием — от одного измерения в 2-3 с до нескольких тысяч в 1с, а также позволяют проводить измерения с малыми погрешностями (0,01…0,005), так как
принцип действия этих приборов, как правило, основан на методе сравнения, а цифровой отсчет исключает погрешность считывания.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Измерительные приборы характеризуются диапазоном измерений, чувствительностью, ценой деления шкалы и классом точности.
Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности прибора. Приборы, имеющие несколько диапазонов измерений, называются многопредельными. Диапазон измерений изменяют при помощи переключателей или добавочных устройств, например шунтов, сопротивлений.
Информацию о процессе, т.е. результаты измерения, наблюдатель получает, как правило, визуально. Для этого в измерительных приборах имеются отсчетные устройства. Например, в аналоговых приборах, непрерывно измеряющих или регистрирующих измеряемую величину, есть шкала (или несколько шкал) и указатель. Шкалой называется совокупность отметок, изображающих ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой величины. В результате измерения могут перемещаться шкала или указатель. Чувствительностью E прибора называют отношение перемещения указателя к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Перемещение указателя может выражаться в линейных или угловых величинах. Таким образом, E = dl или dx E = dϕ где dl, dφ — линейное и угловое перемещение указателя соответственно; dx — изменение измеряемой величины.
В зависимости от вида функции l=f(x) или φ=f(x) чувствительность может быть постоянной величиной (если l~х и φ~х) или величиной, зависящей от x. В первом случае прибор имеет линейную шкалу, во втором — нелинейную.
Порог чувствительности (или пороговая чувствительность) — минимальное изменение измеряемой величины, которое может быть зарегестрировано прибором. Чем больше чувствительность E, тем ниже ее порог. Порог чувствительности зависит и от условий наблюдения (возможность различать малые отклонения, стабильность показаний, величину трения и т.д.).
Цена деления шкалы прибора — изменение измеряемой величины, вызывающее перемещение указателя на одно деление. Как следует из определения, dl C = dx или ϕ = d C dx
Цена деления обычно выбирается превышающей абсолютную погрешность показания прибора Δ. У многих приборов С=2Δ или С = 4Δ.
Вольтметры постоянного тока 8(495)542-64-07
В2-27, В2-38, В2-39
Вольтметры переменного тока 8(495)542-64-07
В3-38, В3-38А, В3-38Б, В3-38В, В3-49, В3-48, В3-48А, В3-50, В3-52,В3-52/1, В3-55, В3-55А, В3-56, В3-57, В3-59, ВК3-61А, В3-62, В3-63, В3-65, ВК3-65
Вольтметры импульсного тока 8(495)542-64-07
В4-20, В4-24
Вольтметры селективные 8(495)542-64-07
В6-9, В6-10, В6-14, В6-15
Вольтметры универсальные 8(495)542-64-07
В7-21, В7-21А, В7-22, РВ7-22А, В7-23, В7-24, В7-26, В7-27, В7-27А, В7-27А/1, В7-28, В7-32, РВ7-32, В7-34, В7-34А, В7-34/1, В7-35, В7-36, В7-37, В7-38, В7-39, В7-40, В7-40/1, В7-40/2, В7-40/3, В7-40/4, В7-40/5, В7-41, В7Э-42, В7-43, В7-45, В7-46, В7-46/1, В7-47, В7-53, В7-53/1, В7-54/2, В7-54/3, В7-57/1, В7-57/2, В7-58, В7-58/2, В7-61, В7-62, В7-64/1, В7-65, В7-65/1, В7-65/2, В7-65/3, В7-65/4, В7-65/5, В7-68, В7-70, В7-70/1, В7-72, В7-73, В7-73/1, В7-73/2, В7-77,
Щ1413, Щ1516, Щ1518