1-Лабораторная_Метрология_4

Министерство Образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Отчет по лабораторной работе №1

по предмету «Метрология»

Выполнил:

Проверил:

Эрастов В.Е.

5.1.1. Прямые измерения

1. Используя пакет EWB, реализуем схему измерения постоянного тока.

Приложение 1.

2. Измерим действительное значение тока нагрузки E=12 В, R=2 кΩ, Ig=6 мА.

3. Реализуем измерения реальным амперметром. Последовательно с амперметром включим сопротивление R_A=0.1 R_Н. Определим абсолютную погрешность измерения тока , относительная погрешность

4. Приложение 2. Зададимся рядом RA от 0.1 R_Н до R_A= R_Н и определим относительные погрешности.

	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
I мА	5.455	5	4.615	4.286	4	3.75	3.524	3.33	3.16	3
ΔI	0.45	1	1.38	1.71	2	2.25	2.47	2.67	2.84	3
ΔI %	10	20	29.9	39.9	50	60	70	80	90	100

Построим график зависимости :

Погрешность измерения обусловлена влиянием сопротивления амперметра на режим работы электрической цепи, где включен амперметр. Эту погрешность называют методической, происходящей от несовершенства метода измерения, т.к. имеет место влияние измерительного прибора на объект примерения.

Из графика видно, что чем больше , тем больше погрешность.

Определим, как выбрать амперметр, чтобы можно было не учитывать методическую погрешность, если класс точности амперметра 1.0, из условия . - задана классом точности.

Допуская .

Исходя из зависимости , близкой к линейной, амперметр надо выбирать так, чтобы:

5. Реализуем ситуацию измерения падения напряжения (Приложение 3). Действительное значение падения напряжения .

6. Реализуем измерение реальным вольтметром (Приложение 4).

7. Измерим величину R_V от R_V= R_i до R_V=100R_i (Приложение 5). Для построения графика составим таблицу:

	0.1	0.05	0.033	0.025	0.02	0.0166	0.0143	0.0125	0.0111	0.01
V	5.714	5.854	5.902	5.926	5.941	5.95	5.957	5.963	5.967	5.97
	5.0	2.49	1.66	1.2	1.0	0.84	0.72	0.62	0.55	0.5

Относительная методическая погрешность:

График зависимости :

8. Для выбора вольтметра с классом точности 1.0, чтобы не учитывать , где - основная погрешность, определяемая классом точности. По классу точности . По графику видно, что зависимость - линейное, следовательно вольтметр нужно выбрать так, чтобы

5.1.2. Косвенные измерения

1. Изобразим две схемы включения A и V для измерения сопротивления. (Приложение 6).

2. Проведем измерение сопротивления R_X=10Ом (Приложение 7).

Поведем измерение сопротивления R_X=1000Ом (Приложение 8).

При идеализированных приборах схема включения не имеет значения.

3. Реализуем схему измерения реальными приборами. (Приложение 9). Схемы 27, 28, 29, 30.

Схема 27:

Показания приборов:

Сопротивление:

Схема 28:

Показания приборов:

Сопротивление:

Схема 29:

Показания приборов:

Сопротивление:

Схема 30:

Показания приборов:

Сопротивление:

4. Определим абсолютную и относительную погрешности измерения

(Приложение 10).

Вывод:

При изменении сравнительно малых сопротивлений меньшую загруженность дает схема 28, где прибор вольтметр соединен параллельно R_X. Последовательное соединение амперметра с R_X увеличивает погрешность.

Определим абсолютную и относительную погрешности изменения R_X2=1000Ом. Схема 29, 30.

Вывод:

Меньшую погрешность при изменении больших сопротивлений дает схема, где прибор амперметр включен последовательно с R_X.

5. Проверим вывод о влиянии последовательно включенного амперметра с измеряемым малым сопротивлении R_X на методическую погрешность. В схеме 27 (Приложение 11) зададим сопротивление: , , :

RA	0.1	0.5	1	2
V	20	20	20	20
I	1.98	1.908	1.818	1.668
RX1	10.1	10.48	11	11.99
ΔRX1	0.1	0.48	1	1.99
δ1	0.01	0.046	0.091	0.166

Подтверждается вывод о влиянии сопротивления последовательно включенного амперметра на относительную погрешность измерения.

Проверим вывод о влиянии параллельно включенного вольтметра с измерительным большим сопротивлением R_X на методическую погрешность. В схеме 29 зададим сопротивление , ,

RV	2500	5000	10000	20000
V	19.97	19.98	19.98	19.98
I	27.96	23.97	21.98	20.98
RX2	714	833	909	952
ΔRX2	-286	-167	-91	-48
δ2	0.4	0.02	0.1	0.05

Подтверждается вывод о влиянии сопротивления вольтметра на нагруженность измерения больших сопротивлений. С уменьшением сопротивления вольтметра погрешность возрастает.

6. Получите в общем виде аналитическую формулу для расчета относительной методической погрешности для каждой из схем измерения и определите, начиная с какого R_X методическая погрешность для каждой из схем будет удовлетворять условию при R_A=1Ом, R_V=5000Ом.

Относительная погрешность:

.

Начиная с сумма будет удовлетворять условию .

Относительная погрешность:

, что возможно при условии , с .

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.

Приложение 5.

Приложение 6.

Приложение 7.

Приложение 8.

Приложение 9.

Приложение 10.

Приложение 11.

Приложение 12.