Метрология ЛР / метрология лр 3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационно-измерительных систем и технологий

отчет

по лабораторной работе № 3

по дисциплине «Метрология»

Тема: цифровые измерительные приборы

Студент гр.
Преподаватель		Комаров Б. Г.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы

Изучение методов экспериментального определения метрологических характеристик цифровых приборов, а также их применения для измерения физических величин и оценка погрешностей результатов измерений.

Задание

1. Ознакомиться с инструкцией по применению исследуемого ЦИП.

2. Определить шаг квантования (квант) исследуемого ЦИП в режиме омметра для различных пределов измерения.

3. Экспериментально определить следующие метрологические характеристики ЦИП в режиме омметра:

1. статическую характеристику преобразования; построить график зависимости показания R_п прибора от значений R измеряемых сопротивлений;

2. погрешности квантования для начального участка статической характеристики преобразования; построить график погрешности квантования;

3. инструментальную погрешность по всему диапазону измерений для выбранного предела измерений; построить график инструментальной погрешности, определить аддитивную и мультипликативные составляющие инструментальной погрешности.

4. Измерить сопротивление ряда резисторов и оценить основную погрешность результатов измерения.

Спецификация применяемых средств измерений

Спецификация применяемых в опытах средств измерений приведена в таблице 1.

Таблица 1
Средства измерений, измеряемая величина	Диапазоны измерений, постоянные СИ	Характеристики точности СИ, классы точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа
Вольтметр универсальный цифровой GDM – 8135, сопротивление	200 Ом–2000 кОм 20 МОм	0.002 Rизм +1 ед. мл. разряда 0.005 Rизм +1 ед. мл. разряда	–	IR < 1 мА IR < 0,1 мкА

Продолжение таблицы 1
Средства измерений, измеряемая величина	Диапазоны измерений, постоянные СИ	Характеристики точности СИ, классы точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа
Магазин сопротивлений МСР-60М	0,01…9999,99 Ом	0,02	–	–

Обработка результатов

1. Определение статической характеристики преобразования ЦИП

Значение единицы младшего разряда q = 1 Ом; значение единицы младшего разряда магазина q_м = 0,01 Ом. Результаты первого эксперимента сведены в таблицу 1.

Таблица 2
Номер измерения	Rп, кОм	R, кОм
1	0,001	0,0013
2	0,002	0,0022
3	0,003	0,0032
4	0,004	0,0043
5	0,005	0,0053
6	0,006	0,0063
7	0,007	0,0073
8	0,008	0,0083
9	0,009	0,0093
10	0,010	0,0103

По полученным данным построен начальный участок графика зависимости статической характеристики ЦИП в режиме омметра и график абсолютной основной погрешности , где (рисунок 1).

Рисунок 1 – Статическая характеристика преобразования

2. Абсолютная инструментальная погрешность

Результаты измерений при q = 0,001 кОм и расчетов занесены в таблицу 3. Абсолютная инструментальная погрешность была рассчитана по формуле:

пример расчета для 5 измерения:

Таблица 3
Номер измерения	, кОм	, кОм	, кОм
1	0,195	0,194	-0,0015
2	0,405	0,404	-0,0015
3	0,590	0,589	-0,0015
4	0,810	0,808	-0,0025
5	0,995	0,993	-0,0025
6	1,205	1,203	-0,0025
7	1,405	1,402	-0,0035
8	1,595	1,592	-0,0035
9	1,800	1,797	-0,0035
10	2,000	1,996	-0,0045

3. Определение аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности

Погрешность можно рассмотреть в виде модели , где аддитивная составляющая, мультипликативная составляющая. По построенному на рисунке 3 в графику зависимости можно определить коэффициенты как = - 0,0009 (кОм) и = - 0,0016.

Рисунок 3 – график зависимости

4. Измерение сопротивлений

Номинальные значения сопротивлений . Результаты измерения сведены в таблицу 4.

Таблица 4
Номер резистора	Диапазон измерения	Значение кванта для диапазона измерения, кОм	Показания ЦИП , кОм	Абсолютная погрешность измерения , кОм	Относительная погрешность измерения, %	Результат измерения , кОм
	2000 кОм	1	1061	3,1220	0,31	1100 ± 3
	20 МОм	10	1050	15,2500	1,53	1100 ± 15
	20 кОм	0,01	9,92	0,0298	0,30	10,00 ± 0,03
	200 кОм	0,1	10	0,1200	1,20	10,00 ± 0,12
	2000 кОм	1	9	1,0180	10,18	10 ± 1

Выводы

В ходе лабораторной работы было изучено применение вольтметра универсального цифрового GDM-8135 в режиме омметра. На основе экспериментальных данных была определена статическая характеристика преобразования ЦИП, отличающаяся от статической характеристики преобразования идеального ЦИП ввиду наличия инструментальных погрешностей ЦИП. По результатам первого опыта и построенному графику видно, что у исследуемого прибора имеется абсолютная основная погрешность около 0,002-0,003 кОм. Также был построен график абсолютной основной погрешности .

По результатам второго опыта была рассчитана абсолютная инструментальная погрешность прибора. На основе результатов в таблице 2 можно сделать вывод о росте погрешности с увеличением значения задаваемого сопротивления.

По построенному графику зависимости были определены аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности.

В ходе последнего опыта были измерены сопротивления резисторов. На основе данных в таблице 4 можно заключить, что при увеличении диапазона измерения одного и того же заданного сопротивления показания становятся менее точными. Наиболее оптимальным диапазоном является тот, который соответствует порядку измеряемой величины, при этом измеряемое значение не должно превышать заданный предел измерений.