ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Электротехнический факультет

Кафедра электротехники и электроники

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Лабораторный практикум (лабораторная работа № 4)

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

Для студентов ФАВТ специальностей

2201 и 1804

Для студентов ЭТФ специальностей

1001, 1002, 1004, 1801, 1813

Киров 2010

Рекомендовано методсоветом электротехнического факультета ВятГУ

УДК 621.317.732(07) М545

Хлебников В. А. Методы и приборы для измерения сопротивлений. Лабораторный практикум (Лабораторная работа №4) по дисциплине МСиС. Пособие. / В. А. Хлебников. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2010. – 62 с.

Методические указания рекомендуются студентам специальностей 1001, 1002, 1004, 1801, 1804, 1813, 2201, дневного и заочного отделений при изучении дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация».

Подписано в печать	Усл. печ. л.
Бумага офсетная	Печать матричная
Заказ №	Тираж

Текст напечатан с оригинал-макета, предоставленного автором

610000, г. Киров, ул. Московская, 36.

Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ

©В.А. Хлебников, 2010

©Вятский государственный университет, 2010

3
Оглавление
1.Цель работы ...........................................................................................................	5
2.Приборы для измерения сопротивлений . ............................................................	5
3.Погрешности измерения сопротивления.
Правила округления результатов измерений .........................................................	9
4.Изучение методов и приборов для измерения сопротивлений.
Определение погрешностей ..................................................................................	10
4.1. Описание лабораторного стенда ............................................................	10
4.2. Измерение сопротивлений цифровым омметром В7–35 .......................	11
4.2.1.Принцип действия цифрового омметра ..........................................	11
4.2.2.Методика расчета погрешности цифрового омметра ....................	13
4.2.3.Выполнение измерений цифровым омметром В 7–35....................	15
4.3. Измерение сопротивления методом амперметра и вольтметра.........	16
4.3.1. Описание метода амперметра и вольтметра.
Расчет погрешности ..................................................................................	16
4.3.2. Выполнение измерений методом амперметра и вольтметра ........	22
4.4. Измерение сопротивлений электромеханическим омметром 43101 ....	28
4.4.1. Принцип действия электромеханического омметра .....................	28
4.4.2. Методика расчета погрешности
электромеханического омметра ...............................................................	33
4.4.3. Выполнение измерений электромеханическим омметром ...........	35
4.5. Измерение сопротивлений электромеханическим
мегаомметром М4100/1.................................................................................	41
4.5.1. Принцип действия электромеханического мегаомметра ..............	41
4.5.2. Методика расчета погрешности электромеханического
мегаомметра ..............................................................................................	43
4.5.3. Выполнение измерений электромеханическим мегаомметром ...	45
4.6. Измерение сопротивлений электронным мегаомметром Ф4101 .........	47
4.6.1. Принцип действия электронного мегаомметра .............................	47
4.6.2. Методика расчета погрешности электронного мегаомметра .......	51
4.6.3. Выполнение измерений электронным мегаомметром ..................	52
4.7. Измерение сопротивлений мостом постоянного тока Р4833 ..............	54
4.7.1. Принцип действия моста постоянного тока ..................................	54
4.7.2. Методика расчета погрешности моста постоянного тока ............	60
4.7.3. Выполнение измерений мостом постоянного тока .......................	61
4.8. Запись результатов измерения................................................................	65
Библиографический список ...................................................................................	65

4
Контрольные вопросы ...........................................................................................	66
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ..............................................	67

5

1.Цель работы

Изучить методы и приборы для измерения сопротивлений постоянному току, ознакомится с методикой определения погрешности измерения. Дать сравнительную оценку точности измерения сопротивления различными методами и приборами.

2.Приборы для измерения сопротивлений.

Классификация

Для измерения сопротивлений используются специальные приборы, называемые омметрами. Омметр — это электроизмерительный прибор непосредственного отсчета для определения резистивных сопротивлений. Как правило, измерение сопротивления проводится по постоянному току, однако, в некоторых типах электронных омметров возможно использование переменного тока.

В электротехнической практике диапазон измеряемых сопротивлений достаточно широк (10-9…1016 Ом), поэтому принято его условно делить на:

малые сопротивления (менее 10 Ом); средние сопротивления (10…106 Ом); большие (свыше 106 Ом) сопротивления.

Измерять сопротивления одним прибором в широком диапазоне с высокой точностью технически не представляется возможным. В связи с этим используются многопредельные омметры, предназначенные для измерений в разных диапазонах сопротивлений (как правило, средние сопротивления); тераомметры, гигаомметры и мегаомметры, предназначенные для измерения больших сопротивлений, а также миллиомметры и микроомметры, предназначенные для измерения малых сопротивлений. Каждый тип омметра имеет свои особенности конструкции, методики измерения и расчета погрешностей.

Сопротивление – это параметр цепи, поэтому при измерении оно должно быть преобразовано в активную величину(напряжение или ток), которая затем измеряется, соответственно, вольтметром или амперметром. Для осуществления этого преобразования в омметре обязательно необходим источник питания.

Омметры можно классифицировать по следующим признакам: по принципу действия:

6

магнитоэлектрические (рис. 1), принцип действия которых, основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания.

В качестве отсчетного устройства используется магнитоэлектрический измерительный механизм, шкала которого проградуирована в единицах сопротивления. Магнитоэлектрический измерительный механизм может использоваться как с механическим противодействующим моментом, так и с электрическим противодействующим моментом (логометр). Примерами магнитоэлектрических омметров являются: М149, М372, М4100 и т.д.

Рис. 1. Магнитоэлектрический омметр М149

Электронные (рис. 2), принцип действия которых, основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение.

а)

б)

Рис. 2. Электронные омметры:

а) мегаомметр типа Ф101, б) тераомметр типа Е6-13

Напряжение затем измеряется при помощи электромеханического измерительного механизма (как правило, магнитоэлектрический измерительный механизм), шкала которого проградуирована в единицах сопротивления.

7

Примерами аналоговых электронных омметров являются: Е6-13, Ф4101,

Ф4104-М1 и т.д.

Цифровые (рис. 3), принцип действия которых, основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение, которое затем преобразуется в код цифровым вольтметром постоянного тока и индицируется на цифровом табло.

	в)
а)	б)
Рис. 3. Цифровые омметры:	а) В7-35, б) ОА3201-1, в) Щ34

Цифровой омметр также может быть выполнен на основе измерительного моста с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подается на цифровой блок индикации.

Примерами цифровых омметров являются: ОА3201-1, Е6-23, Щ34 и т.д. По значению измеряемых сопротивлений:

1)микроомметры – предназначены для измерения сопротивлений в диапазоне 0…100 мкОм;

2)миллиомметры – предназначены для измерения сопротивлений в диа-

пазоне 0,0001…1 Ом;

3)омметры – предназначены для измерения сопротивлений в широком диапазоне;

4)мегаомметры – предназначены для измерения сопротивлений значением более 1 МОм;

5)гигаомметры – предназначены для измерения сопротивлений значением более 1 ГОм;

6)тераомметры – предназначены для измерения сопротивлений в дипазо-

не 106…1015 Ом;

7)измерители сопротивления заземления – предназначены для измерения сопротивлений заземляющих устройств, удельного сопротивления грунтов и активных сопротивлений с диапазоном измерений от0…0,3 Ом до 0…15 кОм (10 диапазонов);

8

8) измерители сопротивления изоляции – предназначены для измерения сопротивления изоляции и проверки ее качества(тестеры изоляции) в диапазо-

не 104…1012 Ом.

По конструкции:

1)щитовые – предназначены для вертикального расположения на стенде;

2)переносные – представляют собой стационарно располагаемые приборы, снабженные ручками для переноски. Могут переноситься на разные рабочие места;

3)портативные – представляют собой носимый малогабаритный прибор. Омметры зачастую входят в состав комбинированных приборов, предна-

значенных для измерения	различных неоднородных	электрических величин
(ток, напряжения, частота, емкость и др.). К таким приборам относят:
электромеханический	авометр (ампервольтомметр)	– электромеханиче-

ский измерительный прибор (рис. 4а), предназначенный для измерения постоянного и переменного электрического тока, напряжения и сопротивления по постоянному току.

а)

б)

Рис. 4. Комбинированные электроизмерительные приборы: а) электромеханический авометр; б) цифровой мультиметр

Авометр позволяет измерять указанные физические величины с достаточно высокой точностью (класс точности 1,0 или 2,5), может использоваться при проведении ремонта и наладки электрических цепей. Примеры: Ц4353, 43101 и др.

Цифровой мультиметр (тестер) (рис.4б) – это электронный измерительный прибор, предназначенный для измерения значений электрического тока, напряжения, сопротивления, частоты, емкости и др. Точность измерения мультиметром составляет 0,1%. Примеры: М890D, М838 и др.

9

Измерители иммитанса (рис. 5) предназначены для измерения сопротив-

ления R, индуктивности L, емкости C, тангенса угла потерь tg d , добротности Q различных элементов радиотехнических устройств. Наряду с этими измерениями возможно определение емкостей нелинейных элементов (варикапов, диодов, стабилитронов и др.). Измерения могут проводиться на различных частотах (как правило: 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц).

В измерителях иммитанса в основе принципа измерения лежит мостовой метод. Отсчет величин измерения производится по шкалам отсчетных - уст ройств (как правило, цифровой индикатор) при достижении равновесия плеч моста. Благодаря автоматизации процесса измерения и дистанционному управлению может использоваться в системах контроля и управления технологическими и производственными процессами.

в)

а)

б)

Рис. 5. Измерители иммитанса:

а) Е7-11; б) Е7-14; б) Waynekerr 4270

3.Погрешности измерения сопротивления. Правила округления результатов измерений

Основные требования к омметрам изложены [1]в . В зависимости от принципа действия омметров различают разные методы и средства поверки, которые регламентированы в следующих нормативных документах:

для аналоговых омметров в [2]; для цифровых омметров в [3];

для измерительных мостов постоянного тока в [4].

Методики определения основной погрешности измерения сопротивления омметрами различных типов далее будут рассматриваться в процессе их изуче-

ния (п. 4).

Для представления результата измерения погрешность принято округлять до одной значащей цифры, если эта цифра не1, в противном случае до двух