Цена деления измерительного прибора¶
Цена деления — наименьшее изменение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы измерительного прибора. Для цифровых приборов цена деления равна разрядности (младшему разряду отображаемого значения). Величина является основой для перевода показаний шкалы в значения измеряемой физической величины.
¶Определение и расчёт
Цена деления измерительного прибора вычисляется по формуле:
C = (X_max − X_min) / n
где:
- X_max — верхний предел измерений (значение последнего деления шкалы);
- X_min — нижний предел измерений (обычно 0);
- n — общее число делений шкалы между этими пределами.
Пример: шкала амперметра имеет 50 делений, диапазон измерений 0–5 А. Цена деления: 5 / 50 = 0,1 А. Каждое деление соответствует изменению тока на 0,1 А.
Для приборов со смещённым нулём (шкала начинается не с нуля, например с −50 до +50) в формуле используется разность предельных значений: (50 − (−50)) / n.
¶Способы определения
¶По маркировке прибора
На шкале любого измерительного прибора указана его категория (класс точности), пределы измерений и единица измерения. Если шкала равномерно размечена от 0 до максимального значения, цену деления можно вычислить по формуле, подставив число делений и пределы измерений.
¶По таблице шкалы
В паспорте или руководстве к прибору часто приводится таблица шкалы, где указаны цена деления, число делений и пределы измерений для каждого диапазона. Это наиболее надёжный способ, исключающий ошибку при подсчёте делений.
¶Подбором по эталону
Если документация отсутствует, цену деления определяют путём подачи на вход прибора известного (эталонного) сигнала и подсчёта числа делений, на которое отклонился указатель. Цена деления равна отношению разности поданного и исходного значений к числу делений.
¶Цена деления для различных приборов
¶Аналоговые (стрелочные) приборы
Для стрелочных приборов цена деления определяется по шкале. Шкала может быть равномерной (линейной) или неравномерной (логарифмической, квадратичной). Для неравномерных шкал цена деления различна в разных участках шкалы, и её указывают для конкретного участка.
¶Цифровые приборы
Для цифровых измерительных приборов цена деления (разрядность) равна значению младшего разряда индикатора. Например, если на дисплее отображается значение 12,34 В, цена деления составляет 0,01 В. Для цифровых приборов также определяют цену наименьшего разряда (LSB — Least Significant Bit) при переводе аналогового сигнала в цифровой код.
¶Штангенциркули и микрометры
Для штангенциркуля цена деления основной шкалы составляет 1 мм, а нониуса — 0,05 или 0,02 мм. Для микрометра цена деления основной шкалы — 0,5 мм, а счётной — 0,01 мм. Эти значения стандартизированы и не требуют вычислений.
¶Погрешность и разрешение
Цена деления связана с погрешностью измерения. Для аналоговых приборов погрешность от счисления обычно принимается равной половине цены деления (±0,5 деления), а для цифровых — цене деления (±1 LSB). Разрешение прибора — наименьшее изменение измеряемой величины, которое прибор способен обнаружить, — не может быть меньше цены деления.
¶Практическое применение
Цена деления используется при:
- переводе показаний шкалы в значения измеряемой величины;
- определении погрешности измерений;
- калибровке и поверке средств измерений;
- выборе прибора под конкретную задачу (необходимо, чтобы цена деления была в 5–10 раз меньше допустимой погрешности измерения).
При измерении цена деления определяет, до какого знака после запятой имеет смысл приводить результат. Результат записывают с одной значащей цифрой после цены деления (например, при цене деления 0,1 А результат округляют до 0,1 А).
¶Определение цены деления в лабораторной работе
В учебных лабораторных работах определение цены деления является типовой задачей. Порядок действий: определить пределы измерений по маркировке шкалы, подсчитать число делений между ними, разделить разность пределов на число делений. Для приборов с несколькими диапазонами цену деления вычисляют для каждого диапазона отдельно, так как она различается.
Источники:
- ГОСТ 8.061-80. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения физических величин. Методы обработки результатов измерений.
- Киреев А. И. Метрология, стандартизация и сертификация. — М.: Высшая школа.
- Нечаев С. А. Метрология и основы измерений. — СПб.: Политехника.
- Фомин В. Н., Герасимов В. А. Метрология и измерительная техника. — М.: Издательство стандартов.