Часть первая ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ОСНОВЫ ТЕХНИКИ ОБНАРУЖЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Глава первая ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Т. Богарт

1.1. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Универсальные измерительные приборы (УИП) предназначены для измерения различных электрических величин, обычно постоянных напряжений, постоянных токов, сопротивлений, переменных напряжений. Часть приборов предназначена также для измерения переменных токов; некоторые из них используются с выносными пробниками.

По способу отображения численных значений измеряемых величин УИП могут быть подразделены на приборы аналогового и цифрового типа. Приборы, содержащие активные элементы схем, часто называют электронными универсальными измерительными приборами (ЭУИП). Аналоговые приборы, указатели которых (стрелки) перемещаются вдоль шкал, могут быть пассивными и активными, а цифровые приборы всегда содержат активные компоненты.

УИП, содержащие только пассивные элементы (исключая батарейку, используемую при измерении сопротивлении), часто называют аво-метрами (ампервольтомметрами). Они отличаются от своих электронных аналогов относительной простотой и меньшими габаритами. Аво-метры менее точны, чем ЭУИП, и характеризуются относительно ограниченным диапазоном измеряемых величин. При отыскании неисправностей, особенно в полевых условиях, авометры очень удобны для быстрых и приблизительных измерений, например для определения наличия или отсутствия коротких замыканий и обрывов, сравнения различных величин.

При выборе прибора для выполнения определенного измерения следует различать абсолютную погрешность и точность, допустимую при его выполнении. Абсолютная погрешность представляет собой разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой ве-

личины; точность определяется числом значащих разрядов, в которых выражается измеряемая величина. Очевидно, что высокая точность несущественна для прибора, имеющего высокую абсолют \ую погрешность. Цифровые измерительные приборы обычно отличаются от аналоговых высокой точностью и в зависимости от особенностей применения могут иметь большую или меньшую абсолютную погрешность (по сравнению с аналоговыми). Однако в отличие от цифровых аналоговые приборы требуют от пользователя правильной интерпретации взаимного положения указателя и шкалы; поэтому на результаты измерений заметное влияние могут оказывать субъективные ошибки оператора. Такие ошибки определяются трудностями точной интерполяции положения указателя (стрелки) между соседними делениями шкалы, ошибками в пересчете показаний, а также ошибками считывания результатов за счет параллакса. Последний возникает за счет неправильного взаимного расположения глаза и стрелки по отношению к плате шкалы. Некоторые аналоговые приборы имеют зеркальные шкалы, позволяющие избежать таких ошибок; при правильном положении глаза отражение стрелки в зеркале не должно быть видно.

Абсолютную погрешность отсчета напряжения и тока обычно оценивают в плюс-минус определенных процентах максимального значе шя измеряемой величины на выбранной шкале. Например, погрешность измерений в диапазоне 0-10 В с помощью прибора, имеющего абсолютную погрешность 3 %, составляет ±0,3 В. Таким образом, измеренное значение 1 В соответствует интервалу действительных значений от 0,7 до 1,3 В (но не 1 В±3 % =0,97-5-1,03 В).

1.1.1. ПОРТАТИВНЫЕ АВОМЕТРЫ

Большинство современных приборов пассивного типа основано на том, что при пропускании тока через катушку, механически соединенную с указателем-стрелкой и помещенную в постоянное магнитное поле, создается крутящий момент, поворачивающий катушку на угол, прямо пропорциональный значению тока. При подключении к прибору соответствующим образом различных резисторов оказывается возможным измерять напряжения и сопротивления; шкалу прибора можно градуировать в соответствующих единицах.

Наиболее важной характеристикой такого прибора является ток ffs, при протекании которого через катушку прибора указатель-стрелка отклоняется на всю шкалу. Чувствительность прибора S, Ом-В-1, обратно пропорциональна этому току,

S=-.(1.1)

Обычно IfS составляет 50 мкА - 1 мА, что соответствует чувстви-тельности от 20 до 1 кОм-В-1,

На рис. 1.1 показано, как компонуются схемы для измерения сопротивлений, постоянного напряжения и постоянного тока.

Во всех случаях ток через прибор. 1т зависит от неизвестных величин Rx, Ux и lx. На рис. 1.1, а последовательно включенный резистор Rs выбран так, что стрелка отклоняется на всю шкалу при Rx=0.

Е Е - Ifs Rm

Rm + Rs + Rx

Рис. 1.1, Схемы включения авометра при измерении сопротивления, постоянного напряжения и постоянного тока: а - измерение неизвестного сопротивления Rx; б - измерение неизвестного напряжения Ux; в - измерение неизвестного тока 1Х\ 1т - ток через измерительный прибор (отклоняющий стрелку); Rm- сопротивление измерительного прибора; Rs - сопротивление, включенное последовательно с измерительным прибором; Rsh-сопротивление, шунтирующее измерительный прибор; Е - напряжение батареи, используемой при измерении сопротивления

Как показано на рис. 1.1,0, часть сопротивления Rs выполнена в виде переменного резистора, что позволяет оператору компенсировать изменения напряжения батареи Е (при ее разряде) - осуществлять так называемую установку нуля. На рис. 1.1,6 Rs выбрано так, что максимальному измеряемому напряжению в заданном диапазоне соответствует отклонение стрелки на всю шкалу

Rn

Rs+Rm " Ifs На рис. 1.1,6 шунтирующий резистор Rsh выбран так, что ток I/s течет через прибор, если максимальный измеряемый ток в заданном диапазоне поступает во входную цепь прибора

sriр - Ifs R™

<m . SHмакс rs

Авометр имеет набор переключаемых резисторов Rs и RSn, что позволяет пользователю выбирать необходимый диапазон измерения напряжений и токов.