11

Рис. 6. Лабораторное оборудование:

а) панель с измеряемыми сопротивлениями; б) панели для измерения сопротивлений методом амперметра и вольтметра

Для измерения сопротивлений в лабораторной работе используются пять омметров различных типов:

цифровой омметр В7–35 (рис. 7а); электронный мегаомметр Ф4101 (рис. 7б);

электромеханический мегаомметр М4100/1 (рис. 7в); электромеханический омметр Ц43101 (рис. 7г); мост постоянного тока Р4833 (рис. 7д).

б)

а)

в)

г)

д)

Рис. 7. Применяемые в лабораторной работе омметры

4.2. Измерение сопротивлений цифровым омметром В7–35

4.2.1.Принцип действия цифрового омметра

Цифровой омметр может быть выполнен в виде отдельного измерительного прибора (например, омметры ОА3201–1, Е6–23, Щ34) или входить в состав цифровых мультиметров (например, приборы типа В7–35, DT–830 и др.).

Принцип действия цифровых омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональные ему промежуточные величины– напряжение, интервал времени, частоту. Наиболее распространенным видом преобразования является преобразование измеряемого сопротивления в постоянное напряжение, которое затем измеряется цифровым вольтметром постоян-

12

ного тока. Функциональная схема омметра, работающего по данному принципу, показана на рис. 8.

Рис. 8. Функциональная схема цифрового омметра с преобразованием измеряемого сопротивления в постоянное напряжение

Эталонное (образцовое, опорное) постоянное напряжение U0 от источника образцового (опорного) напряжения (ИОН) подается на вход делителя напряжения, образованного образцовым сопротивлениемR0 и измеряемым сопротивлением RX. Падение напряжения UX на измеряемом сопротивлении измеряется цифровым вольтметром постоянного тока(ЦВПТ), принцип действия которого в рамках данной лабораторной работы не рассматривается.

Напряжение на выходе делителя напряжения вычисляется по формуле

U X = U0 ×				RХ
			R + R				Х .		(1)
			0
Если принять, что R0>> RX, то выражение (2) примет вид
U X » U0	×	RХ		=	U0	× RХ = I × RХ
		R0			R0		,		(2)
где I – постоянная		величина (I=const), зависящая							от значений опорного на-
пряжения U0 и образцового сопротивления R0.

Формула (2) показывает, что напряжение UХ на измеряемом сопротивлении и измеряемое сопротивлениеRХ связаны линейной зависимостью через коэффициент I. Выразив из формулы (2) измеряемое сопротивление RХ, получим:

RX = U Х	(3)
I .

13

Таким образом, если измеряемое при помощи ЦВПТ напряжение поделить на коэффициент, независящий от измеряемого сопротивления, то можно проградуировать цифровое отсчетное устройство цифрового вольтметра в единицах измерения сопротивления (Ом).

К достоинствам цифровых омметров следует отнести:

1)высокую точность измерений;

2)простоту отсчета показаний (отсутствует шкала, поэтому отпадает необходимость определения цены деления на шкале);

3)широкий диапазон измеряемых сопротивлений;

4)возможность сбора и накопления измерительной информации. Недостатками цифровым омметров являются:

высокая стоимость; сложность конструкции, и, как следствие, малая ремонтопригодность.

Рассмотренный принцип действия положен в основу цифрового комби-

нированного прибора В7–35, который предназначен для измерений тока, напряжения и сопротивления.

Основные технические характеристики омметра в приборе В7–35:

Диапазон измеряемых сопротивлений, Ом	1…107
Входное сопротивление, МОм	10
Выбор предела измерения	автоматический

4.2.2.Методика расчета погрешности цифрового омметра

Расчет погрешности измерения сопротивления мультиметром В7–35 проводится в соответствии с текущим, автоматически выбранным, пределом измерения по данным табл. 1.

Таблица 1

Пределы		Пределы допустимой				Изменение
	Дискретность					измеряемой величины
измерения		основной
	измерения					на входе в пределах под-
RК		погрешности, %
						диапазона
1 кОм	0,001 кОм	é	æ	RK	öù	0,001 кОм – 1,95 кОм
10 кОм	0,01 кОм					0,01 кОм – 19,5 кОм
			ç		÷
100 кОм	0,1 кОм	dR = ±ê0,4 + 0,1×ç		RИ	- 1÷ú	0,1 кОм – 195 кОм
		ë	è		øû
1 МОм	1 кОм					1 кОм – 1,95 МОм

14

		é	æ R		öù
10 МОм	10 кОм		ç	K	÷	10 кОм – 10 МОм
		dR = ±ê0,7 + 0,1×ç		RИ	- 1÷ú
		ë	è		øû

Примечание: RИ –измеренное мультиметром значение сопротивления.

Рассмотрим пример расчета. Допустим, в результате измерения сопротивления на мультиметре В7–35 был получен результат измерения, показанный на цифровом индикаторе (рис. 9).

Рис. 9. Пример показаний мультиметра В7–35 при измерении сопротивления

При записи измеренного значения сопротивления необходимо обратить внимание на предел измерения(светящийся красный светодиод). По цифровому индикатору мультиметра видно, что измеренное значение сопротивления составляет RИ=0,002 кОм (первая цифра на индикаторе не показана, поскольку на ее знаковом месте находится десятичная запятая).

При расчете относительной погрешности, необходимо обратить внимание на текущий (ближайший) предел измерения RИ и, в соответствии с ним, выбрать из табл. 1 формулу для расчета. Для рассматриваемого примера текущий предел составляет 1 кОм и должна использоваться первая формула из табл. 1.

é

æ

R

K

öù

é

æ

1 кОм

öù

d

R

= ±

ê

0,4 + 0,1×ç

-1÷

= ±

ê

0,4

+ 0,1

×ç

-1÷

= ±50,3%

ç

RИ

÷ú

ç

0,002 кОм

÷ú

ë

è

øû

ë

è

øû

.

Полученное значение относительной погрешности переводится в абсо-

лютную погрешность

R по формуле

DR = RИ ×	dR	= 0,002 кОм ×	50,3%	= 0,001 кОм
100 %		100%			.

Результат измерения записывается в виде RX=(0,002±0,001) кОм.