Розширення діапазону вимірювань за напругою
Щоб використовувати вимірювач для вимірювання напруги, що перевищує верхнє значення діапазону вимірювань за напругою, до нього необхідно послідовно приєднати відповідний додатковий резистор (рис. 1). В результаті отримаємо засіб вимірювань (вольтметр) із збільшеним внутрішнім (вхідним) опором.
Мал. 1. Схема розширення діапазону вимірювань за напругою.
Додатковий резистор - це калібрований, термостабільний пристрій (виріб) з двома висновками (затискачами), що має технічні та метрологічні характеристики:
- межа допустимої похибки та ін.
Додаткові резистори можуть встановлюватися всередині засобу вимірювання або зовні.
Внутрішні додаткові резистори часто називають додатковими опорами, оскільки є елементами електричної ланцюга засоби вимірювань. Ці додаткові резистори (опір) можуть використовуватися тільки з тим засобом вимірювань (вимірником), з яким вони пройшли калібрування (перевірку).
Зовнішні додаткові резистори, які є самостійними засобами вимірювань, забезпечені двома затискачами, з відповідними технічними та метрологічними характеристиками, можуть бути використані з будь-яким із засобів вимірювань, для яких вони призначені.
Похибка вимірів має ряд складових. Найбільший внесок у цю похибку вимірювань робить похибка засобів вимірювань.
Похибка засобів вимірювань, виражена у формі відносної похибки, залежить від значення величини, що вимірюється.
Найменше значення ця похибка засобів вимірювань приймає при значенні вимірюваної величини, що дорівнює значенню верхньої межі діапазону вимірювань.
Тому привиборі характеристик розширеного діапазону вимірювань за напругою необхідно орієнтовно знати максимально можливе значення напруги вимірюваноїUМ.
Значення верхніх меж діапазонів вимірюваньUПРЕДвибираються з ряду нормованих (стандартних) чисел.
Позначимо верхню межу вихідного діапазону вимірювань вимірювачаUПРЕД1,а верхню межу розширеного діапазону вимірюваньUПРЕД2.
Вимірювана напругаUMмає бути близьким до значення верхньої межі розширеного діапазону вимірювань за напругою, але не повинно його перевищувати, тобто.UM£UПРЕД2.
Розглянемо випадок, коли вимірювана напруга дорівнює значенню верхньої межі розширеного діапазону вимірювань напруги, тобто.UM=UПРЕД2.
Через послідовний ланцюжок, що складається з вимірювачаІ з внутрішнім опоромRВНі додаткового резистора з опоромRДОБ,протікає гранично допустимий для цього вимірювача струмI, рівний
(1)
що викликає відхилення стрілки вимірника до кінцевої позначки шкали вимірника. Цей струмIстворює падіння напруги:
За другим законом Кірхгофа
,
(2)
Так як через вимірювач і додатковий резистор протікає той самий струмI, за законом Ома і з урахуванням (1) і (2) отримаємо
(3)
У точці, що відповідає значенню верхньої межі діапазону вимірювань за напругою, межа відносної похибки застосовуваного вимірювачаdІЗМ= 1,5% , Що відповідає класу точності 1,5, вказаному на його шкалі (див. ГОСТ 8.401-80) .
Межа допустимої похибки засобу вимірювань з розширеним діапазоном вимірювань за напругою d *ІЗМ(ввідсотках) визначається за формулою:
,
деdДОБ- межа відносної похибки додаткового резистора, що допускається (у відсотках).