Стрелочные измерительные приборы: вольтметры, амперметры, омметры и т. д., — обладают шкалами.
Шкала — плоская или цилиндрическая поверхность, относительно которой движется стрелка, на которой нанесены деления.
Это часть измерительного прибора (с аналоговой индикацией), предназначенная для считывания измеряемых величин, чаще всего числовых. Для устройств с цифровым дисплеем шкалу заменяет окно с цифрами. Подобные шкалы также используются для установки выбранных значений.
Шкала представляет собой упорядоченный ряд отметок, соответствующих разным значениям измеряемой физической величины, и может быть линейной, круговой или дуговой.
Шкала позволяет отсчитывать показания прибора, которые могут быть прямыми или сравнительными. Прямые показания снимаются непосредственно со шкалы, а сравнительные требуют участия человека и сравнения с мерой или эталоном.
Шкала имеет ряд параметров, таких как начальное и конечное значения, цена деления, длина деления, характер шкалы и другие, которые определяют ее свойства и точность измерений.
В переносном смысле под шкалой понимается упорядоченный набор вариантов значений, вариантов и т. д.
Иногда шкала у прибора всего одна, а иногда их несколько, при этом индикатором измерений служит всего одна стрелка.
Шкала состоит из делений или линий, каждая десятая (пятая и т. д.) отмечена значением.
Шкала может располагаться по прямой линии (например, у спиртового термометра), либо отрезком окружности. Многодиапазонные инструменты также обычно имеют несколько шкал.
Частный случай круглой шкалы с 12 или 60 частями - это циферблат.
По способу измерения шкала может располагаться линейно, прямоугольно, логарифмически и т. д. в зависимости от того, прямо пропорционально ли отклонение стрелки от нулевого положения измеряемой величине, ее квадрату, логарифму и т. д.
Давайте же разберемся, что это за шкалы, и как ими пользоваться.
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.
Цена деления шкалы - это величина, на которую изменяется показание прибора при переходе от одной отметки шкалы к другой. Цена деления зависит от типа и точности прибора и может быть постоянной или переменной.
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.
Смотрите также: Классификация электроизмерительных приборов