Измерение относится к познавательной деятельности человека. Результат измерения возникает не в виде материальных ценностей, а в форме новых знаний и информаций. Измерением называется процесс сравнения физической величины Х с ее единицей М, результат которого выражается числом N. Тогда результат измерения можно выразить следующим образом:
Х = N M, (1)
где N - безразмерное число; Х и М – величины одинаковой размерности.
Для выполнения измерения необходимы средства измерения, к которым относятся:
а) Меры – технические средства, служащие для конкретного, вещественного воспроиз-ведения единицы физической величины (Вольт, Ом, Генри, Фарада и т.д.) ;
б) Измерительные приборы – технические средства, используемые для осуществления процесса измерения (вольтметры, амперметры и т.д.);
в) Измерительные преобразователи- техни-ческие средства, служащие для расширения возможностей использования измерительных приборов (шунты, добавочные сопротивления, делители напряжения и т.д.).
В зависимости от выполняемой роли, электроизмерительные приборы разделяются на две категории:
а) рабочие средства измерений, используемые в производственных и лабораторных условиях;
б) образцовые средства измерений, исполь-зуемые для градуировки и периодической поверки рабочих средств измерений.
Образцовые приборы выполняются с предельной точностью, достижимой при данном уровне науки и техники. Они служат для хранения и воспроизведения единиц физических величин, называемых эталонами.
В науке и технике используется большое количество разнообразных приборов. Для удобства выбора и повышения эффективности использования приборы классифицируются по различным признакам. Область применения прибора определяется прежде всего принципом его действия, т.е. теми физическими явлениями, заложенными в конструкцию прибора. Поэтому принципу действия электроизмерительные приборы бывают магнитэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, ферродинамическими и др. системами. По роду измеряемой величины приборы делятся на измерители тока (амперметры), напряжения (вольтметры), мощности (ваттметры), сопро-тивления (омметры) и другие.
По способу получения выходной величины все электроизмерительные приборы подразделяют на аналоговые и цифровые. В аналоговых приборах выходная величина является непрерывной функцией входной величины. В цифровых приборах выходная величина получается в числовой форме. По способу выдачи измерительной информации приборы делятся на показывающие (допус-кающие считывание показаний с отсчетного устройства) и регистрирующие (допускающие запись показаний в функции во времени).
По способу использования электроизмери-тельных приборов, различают методы прямого, косвенного и сравнительного измерения. При прямом измерении искомое значение величины определяют непосредственно по показанию прибора (напр., измерение тока амперметром). При косвенном измерении искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (напр., определение мощности по показаниям амперметра и вольтметра). Метод сравнения состоит в том, что измеряемая величина в процессе измерения сравнивается с другой величиной, воспроизводимой мерой.
Важнейшей характеристикой измеритель-ного прибора является его точность, которую принято оценивать с помощью погрешностей показаний прибора. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности. Абсолютной погрешностью прибора называют разность между показанием прибора Аi и действительным значением измеряемой величины А0:
= Аi - А0 (2)
Поскольку действительное значение измеряемой величины никогда не бывает однозначно известным, то вместо него принимают среднее арифметическое значение искомой величины из множества (n) измерений:
(3)
Относительной погрешностью называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к показанию прибора Аi :
(4)
Приведенной погрешностью прибора называют выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к номинальному значению предела измерения прибора Аном:
(5)
Если положить, что =const в пределах всей шкалы прибора, то относительная погрешность изменяется от бесконечности до приведенной. Последняя, независимо от угла поворота стрелки, остается постоянной по всей шкале. Поэтому по величине приведенной погрешности определяют класс точности прибора. Различают 9 классов точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0.
В технике наибольшее распространение получили простые по конструкции и достаточно надежные аналоговые измерительные приборы непосредственного отсчета. Любой такой прибор состоит из измерительного механизма (ИМ) и измерительной цепи (ИЦ) (рисунок 1). Измерительный механизм осуществляет преобразование электрической величины У в механическую . При этом часто измеряемая величина Х отличается от величины, действую-