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; А₀ – показания образцового прибора; A_max – максимальное значение измеряемой величины (предел измерения).

Используемые при электрорадиоизмерениях приборы по принципу действия можно разделить на электромеханические и электронные. К электромеханическим относят приборы, основанные на механическом взаимодействии полей, чаще всего магнитных. Электромеханические приборы применяют, в основном, для измерений в цепях постоянного тока и токов промышленной частоты, обычно с погрешностью 0,5...4 %. Существуют и более точные электромеханические приборы, обеспечивающие погрешность 0,1...0,2 %. Достижение такой точности связано со значительным удорожанием приборов.

Электромеханические измерительные приборы состоят из измерительной цепи, измерительного механизма и отсчетного устройства. Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой величины х в электрическую величину у, непосредственно воздействующую на измерительный механизм. В измерительном механизме электрическая энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части. У большинства измерительных механизмов перемещение подвижной части состоит в повороте относительно неподвижной оси на угол a. Отсчетное устройство состоит из указателя и шкалы. Оно преобразует угловое перемещение подвижной части в перемещение указателя l, которое выражается в делениях шкалы.

Таким образом, чувствительность электроизмерительного прибора равна

где – чувствительности измерительной цепи, измерительного механизма и отсчётного устройства соответственно.

Входные величины создают механические силы, действующие на подвижную часть. Если подвижная часть может только поворачиваться вокруг оси, то механические силы создают момент М, действующий на подвижную часть. Этот момент называется вращающим.

Вращающий момент, поворачивающий подвижную часть в сторону возрастающих показаний по часовой стрелке, будем считать положительным. Вращающий момент является некоторой функцией измеряемой величины х и угла поворота подвижной части a, т.е. M = F₁(x,a).

Под действием вращающего момента М подвижная часть поворачивается до тех пор, пока он не уравновесится противодействующим моментом М_пр. Противодействующий момент М_пр направлен навстречу вращающему моменту М и зависит от угла поворота.

По способу создания противодействующего момента различают приборы с механическим противодействующим моментом и приборы с электрическим противодействующим моментом – логометры.

В первой группе приборов М_пр создаётся с помощью упругих элементов: спиральных пружин, растяжек и подвесов, которые при повороте подвижной части закручиваются. При этом противодействующий момент М_пр = –Wa, где W – удельный противодействующий момент, зависящий от свойств упругого элемента.

В логометрах М_пр создаётся тем же способом, что и вращающий момент.

Положение равновесия подвижной части, соответствующее некоторому установившемуся отклонению, определяется равенством M + M_пр = 0 или М = – М_пр.