Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Физический факультет

В.Н. Богатина, Р.Я. Евсеева, Е.И. Мирошникова, В.П. Филиппенко

Методические указания

для студентов физического факультета

дневного и вечернего отделений

Ростов-на-Дону 2007

Печатается по решению учебно-

методической комиссии физического факультета

Протокол № от

Авторы В.Н. Богатина, доцент кафедры общей физики,

Р.Я. Евсеева, старший преподаватель кафедры общей физики,

Е.И. Мирошникова, студентка IV курса кафедры теоретической и вычислительной физики,

В.П. Филиппенко, доцент кафедры общей физики.

Часть первая

Погрешности измерений

«Наука начинается … с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры». Эти слова Д.И. Менделеева особенно справедливы для электрорадиоизмерительной техники, поскольку решающие исследования в области физики, энергетики, радиотехники, электроники, атомной и ядерной техники, космонавтики, медицины, биологии и других областях человеческих знаний опираются на измерения электромагнитных величин. Электрические измерения получили наибольшее распространение, так как позволяют определить не только электрические, но и многие неэлектрические величины. К достоинствам электрических измерений относятся: возможность проведения дистанционных централизованных и одновременных измерений большого числа различных по своей природе величин, малая инерционность измерительной аппаратуры, выполнение измерений в широком диапазоне частот, удобство осуществления комплексного решения задач автоматического управления и регулирования, широкие возможности для автоматического проведения математических операций над результатами измерений. Из этого следует, что развитие электрорадиоизмерительной техники должно обеспечивать прогресс науки, техники и технологии.

Измерение. Основные понятия

Измерение – познавательный процесс, заключающийся в сравнении путём физического эксперимента данной величины с некоторым её значением, принятым за единицу. Целью измерения является получение информации о количественной характеристике исследуемого объекта или процесса.

Истинное значение измеряемой величины – значение, свободное от погрешностей (ошибок).

Действительное значение измеряемой величины – значение, полученное в результате измерения с допустимой ошибкой.

Если погрешностью измерения можно пренебречь, то действительное и истинное значения отождествляются.

Эталон – тело или устройство, служащее для воспроизведения и хранения единицы измерения высокой точности.

Мера – тело или устройство, предназначенное для воспроизведения единицы измерения, её дольного и кратного значения.

Измерительный прибор - устройство, предназначенное для сравнения изме­ряемой величины с единицей измерения или мерой.

Меры и приборы подразделяются на образцовые и рабочие.

Образцовые меры в приборы предназначаются для хранения единиц измере­ния меньшей точности, чем эталонные, и для поверки и градуировки других мер и измерительных приборов.

Рабочие меры и приборы применяются для измерений в лабораториях, цехах и так далее, для поверки других мер и приборов НЕ используются, имеют свою классификацию точности.

Значение измеряемой величины, найденное при помощи образцовых мер и приборов, принимается за действительное.

Отсчет - число, указываемое индикатором прибора.

Показание - значение физической величины, соответствующее отсчету. Получается в результате умножения отсчета на переводной множитель (чаще всего цену деления прибора).

Уравнения измерений

Уравнениями измерений называются уравнения, описывающие процесс измерения. Вид этих уравнений позволяет разделять измерения на три группы: прямые, косвенные и совместные.

Прямыми называют измерения, уравнения которых имеют вид U = х, где U - искомая, х - измеряемая величина. При прямых измерениях непосредственно определяется измеряемая величина: например, измерение тока амперметром, определение массы на весах и так далее.

Косвенными называют измерения, при которых искомая величина U представляется как явная функция непосредственно измеряемых величин х, у, z,...: U=f(x, у, z,...). При косвенных измерениях результат получается после прямых измерений ряда величин, связанных с искомой величиной известной зависимостью: например, электрическое сопротивление определяют при помощи вольтметра и амперметра: , резонансную частоту колебательного контура - по измерен­ным значениям его емкости и индуктивности: .

Совместными называют многократные измерения, в уравнениях которых искомые величины представляют собой неявные функции непосредственно измеряе­мых величин. В общем случае они имеют вид:

, где

U₁, U_2, ..., U_m - искомые величины; - измеренные величины.

Совместные измерения позволяют найти параметры, определяющие зависимость между некоторыми переменными величинами. Например, имеется температурная зависимость сопротивления вида:

.

Измерив три пары значения R_i и t_i и подставив эти значения в уравнение, получим систему трех уравнений для нахождения α, β и R₂₀.

Методика получения результата

Измерения делятся на две группы: абсолютные (или метод непосредственной оценки) и относительные (или, точнее, метод сравнения).

Абсолютные измерения позволяют определять значение измеряемой величины непосредственно в установленных для нее единицах. При прямых измерениях величина определяется непосредственно по показанию измерительного прибора, проградуированного предварительно в значениях измеряемой величины, например, при измерении напряжения вольтметром. Пря косвенных измерениях абсолютными будут, например, измерения мощности с помощью амперметра и омметра по уравнению Р = I² R.

Относительными называют измерения, дающие результат сравнения двух значений однородных величин, указывающий, на сколько одно значение больше другого (в установленных единицах) или во сколько раз одно значение больше другого (безразмерное отношение). Если значение одной из этих величин известно в установленных единицах, то можно вычислить значение второй величины, то есть получить абсолютный результат.

Метод сравнения позволяет производить измерения с большей точностью, чем метод непосредственной оценки. Он имеет несколько разновидностей: нулевой, разностный (дифференциальный), замещения, совпадения. При нулевом методе измеряемая величина сравнивается с мерой или с некоторой величиной, значение которой определяется мерой. Момент равенства воздействий обеих величин определяется по нулевому показанию индикатора. Примером нулевого метода может служить компенсационный метод определения ЭДС, при котором измеряемая ЭДС уравновешивается известным падением напряжения, а момент компенсации определяется по нулевому показанию гальванометра. При дифференциальном методе значение измеряемой величины определяют по разности одновременно действующих на показывающий прибор измеряемой величины и меры.

Погрешности измерений. Основные понятия

Результат всякого измерения является только приближенной оценкой измеряемой величины, так как любое измерение проводится с некоторой погрешностью (ошибкой), которая искажает результат. Это объясняется как ограниченными возможностями измерительных приборов, так и природой самих измеряемых объектов. Поэтому оценка погрешностей - одна из основных задач измерений.

Алгебраическую разность между измеренным значением величины U и действительным её значением а называют абсолютной погрешностью измерения Δа:

Δa=U-a. (1)

Алгебраическую разность между действительным значением а и измеренным значением величины U называют поправкой показаний δа:

δa=a-U. (2)

Поправка показаний, или, короче, поправка, равна погрешности, взятой с обратным знаком:

δа=-Δа . (3)

Таким образом, можно представить действительное значение измеряемой величины в виде:

a=U+δa. (4)

Отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины (безразмерная величина), выраженное в относительных единицах или процентах, называется относительной погрешностью:

или . (5)

Иногда вследствие малости Δа, пренебрегая различием между U и a, записывают предыдущие формулы в виде:

или . (5')

При поверочных измерениях действительное значение измеряемой величины определяется по образцовой мере или по показанию образцового прибора.

Величина, обратная относительной погрешности, называется точностью измерения Т:

. (6)

Меньшей относительной погрешности соответствует большая точность. Например, при ε=0,01% точность Т=10⁴, а при ε=1% ― Т=10².

По точности получаемых результатов измерения можно разделить на три вида:

1. Результат измерения должен иметь максимальную возможную при существующем уровне измерительной техники точность. Такие измерения называют точными (прецизионными), например, измерение физических констант, эталонные измерения, некоторые специальные измерения, относящиеся к максимально точной работе отдельных приборов.

2. Измерения, погрешность результата которых не должна превосходить некоторого заданного значения, называют контрольно-поверочными. Они выполняются в поверочных контрольно-измерительных лабораториях такими измерительными средствами и по такой методике, чтобы гарантировать погрешность результата, не превышающую некоторого наперёд заданного значения.

3. Измерения, при которых погрешность результата определена характеристиками измерительных устройств, называются техническими. К таким измерениям и следует отнести измерения в практикуме по общей физике. Такой точности достаточно для лабораторных и эксплуатационных измерений на практике.

Классификация погрешностей

В зависимости от причин, вызывающих погрешности, последние делятся на систематические и случайные. При повторных измерениях одной и той же неизменной по значению величины систематические погрешности остаются постоянными или закономерно изменяются, а случайные - изменяются по значению и по знаку случайным образом. Систематические погрешности являются функциями некоторых определенных (неслучайных) величин, а случайные зависят от разных случайных причин.

Примерами систематической погрешности являются постоянная погрешность меры, погрешность от неточного нанесения штрихов на шкалу показывающего прибора, температурные погрешности мер и измерительных приборов. Простейшим примером случайных погрешностей является вариация показаний стрелочного прибора из-за наличия трения в опорах подвижной части прибора.

Следует напомнить, что одна и та же погрешность может считаться систематической при одних условиях и случайной при других. Так, например, несколько мер одного номинала какой-либо физической величины имеют свои абсолютные погрешности. Постоянная погрешность каждой меры в отдельности является систематической погрешностью для этой меры, но для всей совокупности мер погрешность отдельной меры будет случайной, так как распределение этой погрешности по разным мерам носит случайный характер. Повышение точности измерений с помощью заданной измерительной аппаратуры обычно состоит в исключении или учете систематических погрешностей и в уменьшении влияния случайных погрешностей.

Случайные погрешности, в отличие от систематических, нельзя исключить в процессе измерения или учесть с помощью поправок, так как при повторных наблюдениях они принимают новые значения. Уменьшение их влияния производится путем проведения многократных наблюдений и применения аппарата теории вероятностей и математической статистики при обработке результатов измерений.

В некоторых случаях результаты измерений могут искажаться наличием больших (грубых) погрешностей (промахов), возникающих из-за неисправностей измерительной аппаратуры, ошибок в измерительных схемах и так далее. Промахи должны быть исключены из рассмотрения.

Погрешности измерения можно классифицировать также по природе их возникновения как методические, инструментальные, погрешности, вызванные влиянием внешних причин. Каждая из этих погрешностей может содержать систематические и случайные составляющие.

Систематические погрешности

Систематические погрешности вызываются причинами, действующими постоянно или закономерно связанными как с принципом действия и конструкцией измерительных средств, так и с внешними условиями, в которых они находятся. Поэтому систематические погрешности могут быть постоянными или переменными.

Необходимым и достаточным признаком систематичности погрешности является то, что она должна быть функцией некоторых определенных аргументов. При этом не имеет значения то обстоятельство, что эти аргументы, а также вид функциональной зависимости могут быть неизвестны.

Сложность задачи исключения или уменьшения систематических погрешностей состоит в том, что нет общих способов её решения. В каждом отдельном случае применяют тот или иной способ, являющийся наиболее эффективным.

1. способ. Теоретическая оценка границ погрешностей.

2. способ. Оценка погрешности по результатам измерения разными, принципиально независимыми методами.

3 способ. Измерение аппаратурой, основанной на одном физическом принципе, но имеющей различные характеристики.

При менее точных измерениях систематическую погрешность можно исключить путем проверки измерительной аппаратуры перед ее применением и установлением таблиц или графиков поправок.

Уменьшают или исключают систематические погрешности также путем устранения причин, их вызывающих.

Кроме того, существуют еще специальные методы исключения систематических погрешностей. К ним относятся метод замещения, компенсация погрешности по знаку симметричных наблюдений, дифференциальный метод и другие. Например, метод замещений состоит в том, что измерения осуществляют в два приёма: вначале измеряют неизвестную величину с погрешностью S, получая U+S, а затем, ничего не изменяя в измерительной установке, вместо U подключают регулируемую меру (или известную регулируемую величину) и подбирают такое значение a+S, при котором достигаются те же показания приборов, что и при измерении U. Тогда U+S=а+S или U=а. Метод компенсации по знаку заключается в том, что измерения проводят дважды, причём в обоих случаях S входит с противоположным знаком: U₁=а+S, U₂=а-S, Это позволяет исключить S и определить no U₁ и U₂ значение . Так можно исключить систематическую погрешность, вызванную влиянием постоянных магнитных полей, термо-ЭДС в измерительных схемах.

Погрешности мер и измерительных приборов

Значения, полученные в результате измерений с помощью измерительного прибора или меры, отличаются от истинного значения на некоторую величину, называемую погрешностью прибора (или меры). Эта погрешность включает в себя систематическую и случайную составляющие, и соотношения между ними могут быть различными: у мер случайная погрешность обычно мала, поэтому погрешность меры является постоянной, у измерительных приборов наоборот, случайная составляющая погрешности часто превышает систематическую и поэтому общая погрешность имеет неопределенное, но заключенное в заданных пределах значение.

Различают следующие погрешности измерительных приборов (или мер): абсолютные, относительные и приведенные. Абсолютные и относительные погрешности вычисляются по формулам (1) и (5). Приведенной погрешностью пользуются для характеристики точности электроизмерительных приборов. Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к предельному значению измеряемой величины U_max, то есть к наибольшему ее значению, которое может быть измерено по шкале прибора:

или (7)

Под приведенной погрешностью прибора с двусторонней шкалой (нуль посередине) понимается абсолютная погрешность, отнесенная к сумме верхнего и нижнего пределов измерения. Необходимость введения приведенной погрешности объясняется тем, что даже при постоянстве абсолютной погрешности по всей шкале прибора, относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой величины не остается постоянной, а увеличивается.

Погрешности мер и измерительных приборов зависят от условий их работы. Условия, при которых производится градуировка измерительного прибора (или меры) называют нормальными условиями, а общую погрешность прибора (или меры) при этих условиях называют основной погрешностью. Обычно в нормальные условия входят: температура окружающей среды (обычно 20 ± 5° С), положение прибора в пространстве, величины внешних электрического и магнитного полей (обычно отсутствие), частота и форма измеряемого или питающего прибор электрического тока (чаще частота 50 Гц, форма синусоидальная) и так далее.

Точность электроизмерительных приборов является их главнейшей характеристикой и лежит в основе деления приборов на классы. Согласно ГОСТ 1845-59 электроизмерительные приборы непосредственной оценки делятся по степени точности на 9 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 05; 1.0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. Класс точности прибора γ определяет наибольшую допустимую основную приведенную погрешность, то есть γ выражается числом, значение которого равно максимальной допустимой приведенной погрешности в процентах:

.

По классу точности прибора можно определить наибольшую абсолютную погрешность Δa_max, которую может иметь прибор в любой точке шкалы. Из (7) следует, что откуда (8)

Максимальная относительная погрешность измерения в произвольной точке шкалы на основании (5) имеет вид: . Подставляя сюда (8), получим (9)

Если для нахождения исходить из (5'), то получим (9').

Из формул (9) и (9') видно, что большая точность будет в том случае, когда U (или а) близко к U_max. Следовательно, измеряемая величина должна иметь значение не меньше половины номинала (шкалы).

Следует отметить, что, приводя результат измерений, необходимо дать правильное количественное представление о качестве измерений путем указания погрешности или точности. Например, а) с погрешностью до 1 мВ; б) с относительной погрешностью до 0,1 %, в) с точностью 1000.

Дополнительная погрешность прибора

Дополнительная погрешность прибора - это погрешность, вызванная отклонением условий работы прибора от его нормальных условий. Дополнительные погрешности могут быть от изменения температуры, неправильной установки прибора, влияния внешних электрических и магнитных (кроме земного) полей, изменения частоты и так далее. Дополнительные погрешности также нормируются ГОСТ 1845-59.

По условиям эксплуатации приборы делятся на группы.

Группа А - приборы для работы в сухих отапливаемых помещениях при температуре окружающей среды + 10...+35°С и при влажности до 80% при 30°С.

Группа Б - приборы для работы в закрытых неотапливаемых помещениях при температуре окружающей среды - 30... + 40°С и влажности до 90% при 30°С.

Группа В - приборы для работы в полевых и морских условиях. Группа B₁ - при температуре -40.. +50°С и группа В₂ - при температуре -50.. +60°С и влажности до 95% при 35°С.

Приборы, предназначенные для работы в условиях тропического климата, имеют обозначение типа с буквой Т.

Приведенные допустимые дополнительные погрешности, вызванные отклонением температуры окружающего воздуха на ±10°С от нормальной для приборов группы А установлены равными основной погрешности соответствующего класса точности. Например, для прибора группы А класса точности 1,5 приведенная допустимая дополнительная погрешность от температуры составляет ±1,5%.

Для приборов групп Б и В установлены меньшие, чем для группы А, приведенные допустимые погрешности от температуры. Так, например, для приборов класса точности 0,5 группы Б допустимая погрешность от температуры установлена +0,4 %, а для приборов группы В - ±0,3%.

Приведенные допустимые погрешности приборов групп А, Б и В, вызванные отклонением прибора от рабочего нормального положения и отклонением частоты ±10% от номинальной, установлены равными основной погрешности.

Внешние магнитные и электрические поля оказывают влияние на показания приборов. Это влияние ослабляется применением экранов. Изменение показаний приборов постоянного тока при самом неблагоприятном направлении поля напряженностью 400А/м не должно превышать ±0.5% для категории I и ±1,0% для категории II приборов класса точности 0,1, 0,2 и 0,5 и, соответственно, ± 1,0 и ±1,5% для классов точности 1 и 1,5. Такие же значения изменений показаний допускаются для приборов переменного тока с частотой до 1 кГц под влиянием однородного магнитного поля с напряженностью 400 А/м, изменяющегося с той же частотой, что и частота измеряемой величины при самых неблагоприятных фазе и направлении поля.

Таким образом, в общем случае точность измерения величины измерительным прибором определяется суммой двух погрешностей - основной и дополнительной.

Методические погрешности

К методическим погрешностям измерений относят все те, которые нельзя считать погрешностями самого прибора или меры. В некоторых случаях грубые погрешности методики образуются из-за неправильного выбора системы прибора или способа его включения, без всестороннего учета характера измеряемой величины. Во многих случаях появляются методические погрешности из-за нарушения работы исследуемой цепи вследствие включения измерительного прибора. Например: 1) ток в цепи уменьшается, так как в ней добавляется сопротивление включаемого амперметра; 2) напряжение на сопротивлении, включенном на некоторое постоянное напряжение через тонкие провода, может быть разным из-за применения вольтметра с конечным внутренним сопротивлением (увеличивается падение напряжения на проводах); 3) показания вольтметра могут быть разными при различных способах включения его вольтметровой обмотки.

Методические погрешности могут возникать при отсутствии защиты измерительной установки от сторонних электромагнитных полей. В этом случае избежать погрешности можно путем продуманного расположения приборов, экранирования элементов схемы, правильного выбора точек заземления.

Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора

Чувствительностью S электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя dn к изменению измеряемой величины dU, вызвавшему это перемещение

. (10)

Величина (11), обратная чувствительности, называется ценой деления прибора. Очевидно (12) и определяет значение измеряемой величины, вызывающее отклонение указателя на одно деление. В общем случае цена деления представляет собой разность значений измеряемой величины для двух соседних меток. Цена деления зависит от верхнего и нижнего пределов измерения прибора и от числа делений шкалы.

Пример. На рисунке показана шкала прибора, рассчитанного на измерение постоянного тока в пределах от 0 до 300 мА, имеющая 60 делений. Прибор расположен перпендикулярно плоскости, имеющей отклонение от горизонтальной 5°. Измерения производятся при температуре +40°С. Отсчет равен 44 делениям. На основании (12) цена деления прибора . На основании (11) чувствительность . Измеряемая величина (измерение прямое, искомая и измеряемая величины совпадают) (Или , где .; ).

Как видно, класс точности прибора γ=1,5. Поэтому максимальная допустимая основная относительная погрешность измерения на основании (9') составляет

(С учётом (12) . Тогда (9') можно переписать в виде (9''). В нашем примере ).

Для группы А приведенные допустимые дополнительные погрешности от температуры и вследствие отклонения прибора от вертикального положения равны основной погрешности. Таким образом, в рассмотренном примере .

Исходя из (5'), находим, что абсолютная погрешность измерения составляет . Таком образом, искомое значение тока составляет (220 ± 13,2) мА, то есть отличается от действительного не более, чем на ± 6 %. Точность измерения составляет, на основании (6), .

Схемы включения амперметра и вольтметра. Шунты. Добавочные сопротивления

Амперметр и вольтметр, имея одинаковые по устройству измерительные механизмы, отличаются параметрами и внутренними измерительными схемами и, кроме того, они различным образом включаются в испытываемую цепь.

Д ля измерения тока в приемнике энергии необходимо амперметр включить в разрыв цепи последовательно с приемником (рис.). В этом случае токи через амперметр и приемник одинаковы . Ток I_а, проходящий по амперметру, создает вращающий момент и вызывает поворот его подвижной части на угол, по которому определяют ток амперметра. Как и всякий измерительный прибор, амперметр не должен изменять параметры цепи и режим ее работы. Следовательно, сопротивление амперметра r_а должно быть малым по сравнению с сопротивлением

приемника r_а<<R_пр. В этом случае токи в приемнике до включения амперметра и после его включения , будут приближенно равны . Кроме того, необходимо, чтобы мощность, потребляемая амперметром , была незначительна по сравнению с мощностью, потребляемой приёмником .

Для измерения напряжения на приемнике энергии его зажимы необходимо соединить с зажимами вольтметра (рис.) так, чтобы напряжение на приемнике и на вольтметре было одинаковым, то есть U_x=U_np. По закону Ома ток вольтметра . Ток I_x вызывает поворот подвижной части прибора на угол α, зависящий от I_x, и, следовательно, от U_x, то есть .

Таким образом, по углу поворота подвижной части вольтметра α определяют напряжение на его зажимах. В противоположность амперметру сопротивление вольтметра должно быть большим по сравнению с сопротивлением приемника энергии, с тем, чтобы его включение не изменило режим работы цепи, а потребляемая мощность , как и в случае амперметра, должна быть малой по сравнению с мощностью, потребляемой приемником .

Два расширения предела измерения тока измерительного механизма применяется шунт. Шунт представляет собой сопротивление, включаемое в цепь измеряемого тока параллельно измерительному механизму.

О чевидно, что I=I_и+I_ш, а токи в параллельных ветвях обратно пропорциональны сопротивлениям . Ток через шунт I_ш=I–I_и. Тогда , где - шунтирующий множитель, показывающий во сколько раз измеряемый ток I больше тока I_и измерительного механизма, или во сколько раз расширяется предел измерения тока.

Таким образом, измеряемый ток определяется произведением цены деления измерительного механизма, показания прибора и шунтирующего множителя.

Из приведенного выражения шунтирующего множителя следует, что , то есть для расширения предела измерений в p раз необходим шунт с сопротивлением в (p-1) раз меньшим сопротивления измерительного механизма.

Шунты изготавливаются из манганина и снабжаются двумя парами зажимов: токовыми для включения в цепь и потенциальными для присоединения измерительного механизма. Такое включение устраняет погрешности от контактных явлений (рис.).

По точности шунты делятся на классы 0,02; 0,05; 0,10; 0,20; 0,50 и 1,00. Число класса точности обозначает допустимое отклонение сопротивления в процентах от его номинального значения.

Добавочные сопротивления применяются для расширения предела измерения напряжения и для исключения влияния температуры на сопротивление вольтметра. Добавочные сопротивления изготавливаются из манганина и включаются последовательно с измерительным механизмом (рис.). Если предел измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в p раз, то можем записать: , откуда добавочное сопротивление: ,

то есть, оно должно быть в (p-1) раз больше сопротивления измерительного механизма. Величину p называют множителем добавочного сопротивления. .

Добавочное сопротивление не только расширяет предел измерения напряжения, но и уменьшает температурную погрешность вольтметра, так как температурный коэффициент всего вольтметра α связан с температурным коэффициентом медной обмотки измерительного механизма (с учетом того, что α_{манганина}=0) соотношением .

Калиброванные добавочные сопротивления, как и шунты, делятся на классы точности: 0,02; 0,05; 0,10; 0,20; 0,50 и 1,00. Они изготовляются на номинальные токи 0,5; 1,0; 3.0; 5,0; 7,5; 15 и 30 мА.

Многоцелевые многопредельные приборы

Измерительный прибор, электрическую схему которого можно переключать для изменения назначения прибора, называют многоцелевым.

Измерительный прибор, электрическую схему которого можно переключать для изменения интервалов измеряемой величины, называют многопредельным: Чаще всего многоцелевые приборы одновременно являются и многопредельными. Например, в случае многопредельного ампер-вольтметра изменения достигаются подключением к измерительному механизму различных шунтов и добавочных сопротивлений.

Наличие многопредельных приборов связано с тем обстоятельством, что часто требуется измерять электрические величины в очень широких пределах с достаточной степенью точности в каждом интервале. В этом случае многопредельный прибор заменяет несколько однотипных приборов с различными интервалами измерения. Включать многопредельный прибор следует так, чтобы относительная погрешность измерения была минимальной, то есть, чтобы указатель давал отклонения более чем на половину шкалы.

Во избежание порчи многоцелевых многопредельных приборов следует соблюдать следующие правила:

1. Перед включением схемы проверить соответствие положения переключателя цели и схемы включения прибора.

2. Перед включением схемы установить максимальный диапазон измерений.

3. Перед включением схемы установить переключатель "множитель шкалы" в положение, соответствующее наибольшему из множителей.

4. Перед включением схемы определить грубо измеряемую величину, диапазон и множитель шкалы, соответствующие измеряемой величине. Вычислить соответствующие чувствительности и цену деления.

5. После включения переходят на тот диапазон, верхний предел которого ближе всего к значению измеряемой величины. Определяют значение измеряемой величины.

6. Если измеряемая величина увеличивается, то измерения продолжают до тех пор, пока указатель не подойдет к концу шкалы, а затем либо увеличивают множитель шкалы, либо переходят на следующий (больший) диапазон.

7. Если измеряемая величина уменьшается, то измерения продолжают до тех пор, пока указатель не подойдет к значению, соответствующему верхнему пределу следующего меньшего диапазона или меньшему значению множителя шкалы, после чего переходят на этот диапазон или множитель шкалы.

Все электронные приборы и меры электрических величин в зависимости от характера измерений и вида измеряемых величин разделяются согласно ГОСТ 15094-69 "Приборы электронные измерительные. Классификация. Наименования и обозначения" на 20 подгрупп, которые обозначаются прописными буквами русского алфавита. Каждая подгруппа состоит из нескольких видов, обозначаемых цифрами по порядку. Каждому типу прибора присвоены порядковые номера, перед которыми ставится дефис.

Классификация предусматривает следующие подгруппы и виды приборов.

Подгруппа А. Приборы для измерения силы тока:

Al - установки или приборы для поверки амперметров;

А2 - амперметры постоянного тока;

A3 - амперметры переменного тока;

А7 - амперметры универсальные.

Подгруппа Б, Источники питания для измерений и для радиоизмерительных приборов:

Б2 - источники переменного тока;

Б5 - источники постоянного тока.

Подгруппа В. Приборы для измерения напряжения:

В1- установки или приборы для поверки вольтметров;

В2- вольтметры постоянного тока;

В3- вольтметры переменного тока; B5 - вольтметры фазочувствительные; В7 - вольтметры универсальные.

Подгруппа Г. Генераторы измерительные:

Г1 - установки для поверки измерительных генераторов;

ГЗ - генераторы сигналов низкочастотные;

Г4 - генераторы сигналов высокочастотные;

Г5 - генераторы импульсов.

Подгруппа Д, Аттенюаторы и приборы для измерения ослаблений.

Подгруппа Е. Приборы доя измерения параметров компонентов цепей с сосредоточенными параметрами:

Е3 - измерители индуктивностей;

Е4 - измерители добротности;

Е6 - измерители сопротивлений;

Е7 - измерители параметров универсальные;

Е8 - измерители емкости.

Подгруппа И. Приборы для импульсных измерений:

И2 - измерители временных интервалов;

И3 - счетчики числа импульсов.

Подгруппа К. Комплексные измерительные установки.

Подгруппа Л. Приборы общего применения для измерения параметров электронных ламп и полупроводниковых приборов:

Л2 - измерители параметров полупроводниковых приборов;

Л3 - измерители параметров электронных ламп.

Подгруппа М. Приборы для измерения мощности:

Ml - установки или приборы для поверки ваттметров;

М2 - ваттметры проходящей мощности;

М3 - ваттметры поглощаемой мощности.

Подгруппа П. Приборы для измерения напряженности поля и радиопомех.

Подгруппа Р. Приборы для измерения параметров элементов и трактов с распределенными параметрами:

Р1 - линии измерительные;

Р2 - измерители КСВ;

Р3 - измерители полных сопротивлений;

Р6 - измерители добротности.

Подгруппа С. Приборы для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра:

С1 - осциллографы универсальные;

С4 - анализаторы спектра;

C8 - осциллографы запоминающие;

С9 - осциллографы специальные.

Подгруппа У. Усилители измерительные:

У2 - усилители селективные;

У3 - усилители высокочастотные;

У4 - усилители низкочастотные;

У 7 - усилители универсальные.

Подгруппа Ф. Приборы для измерения фазового сдвига и группового време­ни запаздывания.

Подгруппа X. Приборы для наблюдения и исследования характеристик радиоустройств.

Подгруппа Ч. Приборы для измерения частоты и времени:

Ч1 - стандарты частоты и времени;

Ч3 - частотомеры электронно-счетные.

Подгруппа Ш. Приборы для измерения электрических и магнитных свойств материалов.

Подгруппа Э. Измерительные устройства коаксиальных и волноводных трактов.

Подгруппа Я. Блоки радиоизмерительных приборов.

Для обозначения комбинированных приборов, предназначенных для измерения нескольких величин, к основному обозначению подгруппы добавляется буква «К». Приборы, предназначенные для эксплуатации в условиях тропического климата должны иметь после номера модели букву «Т».