Шкала измерительного прибора, цена деления шкалы

Шкала — плоская или цилиндрическая поверхность, относительно которой движется стрелка, на которой нанесены деления.

Иногда шкала у прибора всего одна, а иногда их несколько, при этом индикатором измерений служит всего одна стрелка. Давайте же разберемся, что это за шкалы, и как ими пользоваться, чтобы ничего не напутать.

Для начала отметим, что шкалы эти бывают разными. Во-первых, более распространенными являются именованные шкалы, то есть шкалы, на которых деления проградуированы соответствующими единицами измеряемых величин, это градуированные шкалы.

Во-вторых, встречаются условные шкалы. Если прибор имеет несколько переключаемых пределов измерений, то шкала будет наверняка условной, и одни и те же деления будут иметь разные значения в каждом из установленных пользователем пределов.

Для того, чтобы по условной шкале прибора определить точно значение измеряемой в данный момент величины, необходимо, зная цену деления, количество делений до того места, куда отклонилась, и где остановилась в данный момент стрелка, умножить на цену деления.

Если цена деления не ясна, то ее можно легко найти, для этого берется разность между двумя известными значениями на шкале, и делится на количество делений между этими значениями. Например, известно, что красная шкала имеет ширину 10 вольт, а количество делений 50, значит цена деления для красной шкалы составляет 200 мВ.

Если на шкале есть отметка ноль, то шкала называется нулевой. Если нуля нет, то шкала называется безнулевой. Что касается нулевых шкал, то они, в свою очередь, подразделяются на односторонние и двухсторонние. На фото выше можно видеть сразу семь нулевых шкал.

У односторонних ноль размещен в самом начале шкалы (как на рисунке, головка вольтметра с односторонней шкалой), а у двухсторонних — по центру или между конечной и начальной отметками. Так, в зависимости от расположения нуля, двухсторонние шкалы подразделяются на несимметричные и симметричные.

Симметричная шкала ноль имеет по центру, несимметричная — не по центру шкалы. Если шкала безнулевая, то крайние отметки обозначают верхний и нижний пределы измерений. На фото выше изображен миллиамперметр с симметричной двухсторонней шкалой, цена деления составляет 50 мкА, поскольку 0,5 мА / 10 = 0,05 мА или 50 мкА.

В зависимости от характера связи угловых и линейных расстояний между двумя соседними делениями шкалы с измеряемыми величинами, шкалы бывают неравномерными, равномерными, логарифмическими, степенными и т. д. Для более точных измерений предпочтительней равномерные шкалы.

Когда отношение ширины самого широкого деления к самому узкому не более 1,3 при неизменной цене деления, шкалу уже можно считать равномерной.

На лицевой стороне измерительного прибора, недалеко от шкалы, как правило, размещены необходимые маркировки: единица величины измерения, ГОСТ, класс точности прибора, число фаз и род тока, категория защищенности данного измерительного прибора от внешних электрических и магнитных полей, условия эксплуатации, рабочее положение, предельное напряжение прочности изоляции измерительных цепей (на фото — в звездочке «2», значит 2 кВ), номинальная частота тока, если отличается от промышленных 50 Гц, например 500 Гц, положение относительно Земли, тип, система прибора, год выпуска, заводской номер, и прочие важные параметры.

В этой таблице приведены расшифровки основных обозначений, которые можно встретить на шкалах. Надеемся, что эта краткая статья поможет вам научиться правильно проводить измерения при помощи стрелочных измерительных приборов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Погрешности измерений, представление результатов эксперимента

п.1. Шкала измерительного прибора

Примеры шкал различных приборов:

Манометр – прибор для измерения давления, круговая шкала

Вольтметр – прибор для измерения напряжения, дуговая шкала

Индикатор громкости звука, линейная шкала

п.2. Цена деления

Пример определения цены деления:

Определим цену деления основной шкалы секундомера. Два ближайших пронумерованных деления на основной шкале: a = 5 c b = 10 c Между ними находится 4 средних деления, а между каждыми средними делениями еще 4 мелких. Итого: 4+4·5=24 деления.

Цена деления: \begin \triangle=\frac\\ \triangle=\frac<10-5><24+1>=\frac15=0,2\ c \end

п.3. Виды измерений

Физическую величину измеряют с помощью прибора

Измерение длины бруска линейкой

Физическую величину рассчитывают по формуле, куда подставляют значения величин, полученных с помощью прямых измерений

Определение площади столешницы при измеренной длине и ширине

п.4. Погрешность измерений, абсолютная и относительная погрешность

Определяется погрешностью инструментов и приборов, используемых для измерений (принципом действия, точностью шкалы и т.п.)

Определяется несовершенством методов и допущениями в методике.

Погрешность теории (модели)

Определяется теоретическими упрощениями, степенью соответствия теоретической модели и реальности.

Определяется субъективным фактором, ошибками экспериментатора.

Примеры значащих цифр:
0,403 – три значащих цифры, величина определена с точностью до тысячных.
40,3 – три значащих цифры, величина определена с точностью до десятых.
40,300 – пять значащих цифр, величина определена с точностью до тысячных.

В простейших измерениях инструментальная погрешность прибора является основной.
В таких случаях физическую величину измеряют один раз, полученное значение берут в качестве истинного, а абсолютную погрешность считают равной инструментальной погрешности прибора.
Примеры измерений с абсолютной погрешностью равной инструментальной:

Пример получения результатов прямых измерений с помощью линейки:

Второе измерение точнее, т.к. его относительная погрешность меньше.

п.5. Абсолютная погрешность серии измерений

Измерение длины с помощью линейки (или объема с помощью мензурки) являются теми редкими случаями, когда для определения истинного значения достаточно одного измерения, а абсолютная погрешность сразу берется равной инструментальной погрешности, т.е. половине цены деления линейки (или мензурки).

Гораздо чаще погрешность метода или погрешность оператора оказываются заметно больше инструментальной погрешности. В таких случаях значение измеренной физической величины каждый раз немного меняется, и для оценки истинного значения и абсолютной погрешности нужна серия измерений и вычисление средних значений.

Пример расчета истинного значения и погрешности для серии прямых измерений:
Пусть при измерении массы шарика с помощью рычажных весов мы получили в трех опытах следующие значения: 99,8 г; 101,2 г; 100,3 г.
Инструментальная погрешность весов d = 0,05 г.
Найдем истинное значение массы и абсолютную погрешность.

Составим расчетную таблицу:

Сначала находим среднее значение всех измерений: \begin m_0=\frac<99,8+101,2+100,3><3>=\frac<301,3><3>\approx 100,4\ \text <г>\end Это среднее значение принимаем за истинное значение массы.
Затем считаем абсолютное отклонение каждого опыта как модуль разности \(m_0\) и измерения. \begin \triangle_1=|100,4-99,8|=0,6\\ \triangle_2=|100,4-101,2|=0,8\\ \triangle_3=|100,4-100,3|=0,1 \end Находим среднее абсолютное отклонение: \begin \triangle_=\frac<0,6+0,8+0,1><3>=\frac<1,5><3>=0,5\ \text <(г)>\end Мы видим, что полученное значение \(\triangle_\) больше инструментальной погрешности d.
Поэтому абсолютная погрешность измерения массы: \begin \triangle m=max\left\<\triangle_; d\right\>=max\left\<0,5; 0,05\right\>\ \text <(г)>\end Записываем результат: \begin m=m_0\pm\triangle m\\ m=(100,4\pm 0,5)\ \text <(г)>\end Относительная погрешность (с двумя значащими цифрами): \begin \delta_m=\frac<0,5><100,4>\cdot 100\text<%>\approx 0,050\text <%>\end

п.6. Представление результатов эксперимента

Как найти результат прямого измерения, мы рассмотрели выше.
Результат косвенного измерения зависит от действий, которые производятся при подстановке в формулу величин, полученных с помощью прямых измерений.

Вывод этих формул достаточно сложен, но если интересно, его можно найти в Главе 7 справочника по алгебре для 8 класса.

п.7. Задачи

Задача 1. Определите цену деления и объем налитой жидкости для каждой из мензурок. В каком случае измерение наиболее точно; наименее точно?

Составим таблицу для расчета цены деления:

Инструментальная точность мензурки равна половине цены деления.
Принимаем инструментальную точность за абсолютную погрешность и измеренное значение объема за истинное.
Составим таблицу для расчета относительной погрешности (оставляем две значащих цифры и округляем с избытком):

Наиболее точное измерение в 1-й мензурке, наименее точное – в 3-й мензурке.

Ответ:
Цена деления 4; 20; 3; 40 мл
Объем 68; 280; 27; 480 мл
Самое точное – 1-я мензурка; самое неточное – 3-я мензурка

Мерой точности является относительная погрешность измерений. Получаем: \begin \delta_1=\frac<0,1><4,0>\cdot 100\text<%>=2,5\text<%>\\ \delta_2=\frac<0,03><4,0>\cdot 100\text<%>=0,75\text <%>\end Относительная погрешность второго измерения меньше. Значит, второе измерение точней.
Ответ: \(\delta_2\lt \delta_1\), второе измерение точней.

Задача 3. Две машины движутся навстречу друг другу со скоростями 54 км/ч и 72 км/ч.
Цена деления спидометра первой машины 10 км/ч, второй машины – 1 км/ч.
Найдите скорость их сближения, абсолютную и относительную погрешность этой величины.

Задача 4. Измеренная длина столешницы равна 90,2 см, ширина 60,1 см. Измерения проводились с помощью линейки с ценой деления 0,1 см. Найдите площадь столешницы, абсолютную и относительную погрешность этой величины.

Источник

Измерение физических величин

4. Рассмотрим приборы, изображённые 11—14. На приборах нанесены штрихи, а рядом с некоторыми штрихами стоят числа. Штрихи и числа рядом с ними образуют шкалу прибора. По шкале прибора определяют значение измеряемой величины.

На приборе помимо шкалы указывают единицу измеряемой величины.

Ещё раз посмотрим на шкалу приборов (см. рис. 11 —14). Видим, что числа стоят лишь около некоторых штрихов, а рядом с большинством штрихов чисел нет.

Возникает вопрос: как узнать значение измеряемой величины, если его нельзя прочитать непосредственно на шкале прибора? Для этого нужно знать цену деления шкалы.

Цена деления — это значение наименьшего деления (расстояния между двумя штрихами) шкалы измерительного прибора.

Чтобы определить цену деления шкалы прибора, необходимо выполнить последовательно следующие действия.

1. Найти разность между двумя ближайшими значениями, обозначенными на шкале прибора.

2. Найти число делений между этими значениями.

3. Найти цену деления шкалы прибора, разделив разность значений величины на число делений между этими значениями.

Определим цену деления шкалы линейки (см. рис. 11). Для этого:

2) найдём число делений между этими значениями; оно равно 2;

3) найдём значение одного деления; для этого 1 см разделим на два деления: 1 см : 2 = 0,5 см.

Полученное значение и есть цена деления шкалы линейки. Следовательно, цена деления равна:

Теперь, зная цену деления шкалы, определим значение измеряемой величины — длины бруска. Для этого:

1) совместим левый конец бруска с нулевым штрихом линейки, найдём ближайший штрих перед правым концом бруска, около которого обозначено значение измеряемой величины; оно равно 5 см;

2) определим число делений, расположенных между этим значением длины и правым концом бруска; оно равно 1;

3) умножим цену деления на число делений: 0,5 см • 1 = 0,5 см;

4) прибавим полученное значение к 5 см: 5 см + 0,5 см = 5,5 см.

Это и есть значение измеряемой величины, т. е. в данном случае длина бруска равна 5,5 см.

Источник

§ 7. Измерительные приборы. Цена деления. Точность измерений

На рисунке 39 изображены три линейки с одинаковыми верхними пределами (25 см). Но эти линейки измеряют длину с различной точностью. Наиболее точные результаты измерений дает линейка 1, менее точные — линейка 3. Что же такое точность измерений и от чего она зависит? Для ответа на эти вопросы рассмотрим сначала цену деления шкалы прибора.

Цена деления — это значение наименьшего деления шкалы прибора.

Полученное значение и будет ценой деления шкалы прибора. Обозначим ее буквой С.

C₁ = 1 см : 10 дел = 0,1 см/дел

C₂ = 1 см : 5 дел = 0,2 см/дел

C₃ = 1 см : 2 дел = 0,5 см/дел

Точно так же можно определить и цену деления шкалы мензурок 1 и 2 (рис. 40). Цена деления шкалы мензурки 1:

Цена деления шкалы мензурки 2:

Измерим один и тот же объем мензуркой 1 и мензуркой 2. Исходя из показаний шкалы объем воды в мензурке 1:

V = 35 мл.

Из показаний шкалы мензурки 2:

V = 37 мл.

Понятно, что точнее измерен объем воды мензуркой 2, цена де- ления которой меньше (1 мл/дел

Источник

ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ

разность (без учёта знака) между значениями физ. величины, соответствующими отметкам шкалы, ограничивающими деление. В цифровых приборах метрологич. хар-кой, заменяющей Ц. д. ш., служит шаг дискретности.

Смотреть что такое «ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ» в других словарях:

ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ — один из основных параметров шкалы измерительного прибора. Ц. д. ш. равна разности двух значений величины, соответствующих двум соседним отметкам на шкале прибора. В случае равномерной шкалы Ц. д. ш. одинакова на всём ее протяжении; у… … Большая политехническая энциклопедия

цена деления шкалы — цена деления Разность значения величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений. [РМГ 29 99] EN scale interval difference between the values of the measurand corresponding to two consecutive scale marks Source: ≈… … Справочник технического переводчика

цена деления шкалы — skalės padalos vertė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Skirtumas tarp verčių, atitinkančių dvi gretimas žymes. atitikmenys: angl. scale division value; scale interval vok. Skalenteilwert, m; Skalenwert, m; Teilungswert… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

цена деления шкалы — padalos vertė statusas T sritis chemija apibrėžtis Dydžio verčių, atitinkančių matavimo priemonės skalės gretimas žymes, skirtumas. atitikmenys: angl. scale value rus. цена деления шкалы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

цена деления шкалы — skalės padalos vertė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. scale division value; scale value vok. Skalenteilwert, m; Skalenwert, m rus. цена деления шкалы, f pranc. valeur de l’échelle, f … Fizikos terminų žodynas

ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ — значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы. Ц. д. ш. представляет собой размер отрезка (в единицах измеряемой величины) между двумя соседними градуировочными отметками шкалы. Она показывает, насколько изменится значение… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

Цена деления шкалы — 1. Разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений Употребляется в документе: ОСТ 45.159 2000 Отраслевая система обеспечения единства измерений. Термины и определения … Телекоммуникационный словарь

цена деления отсчетной шкалы (гравиметра) — Параметр гравиметра, предназначенный для перевода показаний гравиметра в значения измеряемой силы тяжести. Примечания 1. Цена деления в классическом понимании используется только в самопишущих гравиметрах. В большинстве гравиметров под ценой… … Справочник технического переводчика

цена деления отсчетной шкалы (гравиметра) — 51 цена деления отсчетной шкалы (гравиметра) Параметр гравиметра, предназначенный для перевода показаний гравиметра в значения измеряемой силы тяжести. Примечания 1 Цена деления в классическом понимании используется только в самопишущих… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

цена деления d — 3.1.2 цена деления d: Разность значений массы, соответствующих двум соседним отметкам шкалы весов с аналоговым отсчетным устройством, или значение массы, соответствующее дискретности отсчета цифровых весов. Источник: ГОСТ 24104 2001: Весы… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник