Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский государственный университет дизайна и технологии

Предмет:

Метрология, стандартизация и сертификация

Файл:

Лабораторный практикум по МСС.doc

Скачиваний:

Добавлен:

06.03.2016

Размер:

20.82 Mб

Скачать

☆

1 / 81 2 3 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУВПО МГТУ им. А.Н. Косыгина

Методическое пособие

по курсу: Метрология, стандартизация и сертификация

Москва 2009

Содержание

1. Лабораторная работа №1 «Проверка щитовых приборов с

помощью потенциометра………………………………………………………………3

2. Лабораторная работа №2 «Измерение параметров электрических цепей приборами сравнения…………………………………………………………………..9

3. Лабораторная работа №3 «Измерение частоты электронными приборами»..…13

4. Лабораторная работа №4 «Электроизмерительные показывающие приборы прямого преобразования………………………………………………………….......20

РАБОТА №1.

ПРОВЕРКА ЩИТОВЫХ ПРИБОРОВ С ПОМОЩЬЮ ПОТЕНЦИОМЕТРА.

Введение

Компенсационный метод, являясь нулевым методом сравнения, относится к наиболее точным методам измерения, обеспечивающим точность до тысячной доли процента. Наиболее широкое применение получил компенсационный метод при измерении напряжения и э. д. с., для величин, функционально связанных с ними (I; R).

Устройства, служащие для производства измерений компенсационным методом, называются потенциометрами или компенсаторами. Различают потенциометры с ручным уравновешиванием, полуавтоматическим и автоматическим.

Принцип действия потенциометров постоянного тока.

Схема потенциометра, дающая представление об устройстве этого прибора, приведена на рис. 1, где - нормальный элемент, э. д. с. которого точно известна; - измеряемая э. д. с.,- нуль-индикатор (обычно магнитоэлектрический гальванометр);- образцовый резистор, сопротивления которого выбирается в зависимости от значения рабочего токапотенциометра и значения э. д. с. нормального;- резистор с точно известным регулируемым сопротивлением;- реостат и- вспомогательный источник тока.

Методика измерения заключается в следующем. Сначала устанавливается определенное для потенциометров значение рабочего тока. Для этого переключательдолжен быть поставлен в положение , и сопротивлениенадлежит изменять до тех пор, пока гальванометр не покажет отсутствие тока. Это будет при, откуда можно найти нужное значение рабочего токапотенциометра.

После установления рабочего тока переключатель должен быть поставлен в положение, и при этом перемещением движкаопять необходимо добиться отсутствия тока в гальванометре. Это будет при некотором значении сопротивления. Тогда

где - ранее установленное значение тока.

Этот способ требует, очевидно, постоянства значения рабочего тока во время измерений.

Точность установления момента компенсации, а следовательно, и точность измерения потенциометром зависят от чувствительности потенциометра. Чувствительность потенциометра

где - чувствительность схемы потенциометра;- чувствительность гальванометра;- приращение тока в цепи гальванометра, вызванное изменением на.

Следует учесть, что является переменной величиной, зависящей от сопротивления входной цепи и в том числе от сопротивления источника измеряемой э. д. с.

Высокая точность измерения потенциометром обусловлена высокой чувствительностью нормального элемента и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания.

Одним из достоинств потенциометров является отсутствие потребления мощности от источника измеряемой величины в момент компенсации. Именно по этой причине возможно измерение э. д. с. с помощью потенциометров.

Для измерения тока в цепь включается образцовый резистор с сопротивлением, на котором возникает падения напряжения. С помощью потенциометра измеряется значение этого напряжения. Значение измеряемого тока определяется выражением

Для измерения сопротивления резистора его включают в цепь последовательно с источником питания и образцовым резистором(рис. 2). При помощи переключателяпотенциометром поочередно измеряют падения напряжения наи на. Во время измерений (компенсации) ток должен оставаться неизменным.

Если измеренные потенциометром падения напряжения и, то измеряемое сопротивление

Потенциометры можно использовать для измерения напряжений, превышающий их предел измерения. В этом случае измеряемое напряжение подается на вход потенциометров через образцовый делитель напряжения.

Устройство потенциометров постоянного тока.

Потенциометры постоянного тока могут быть разделены на два типа: большого сопротивления и малого сопротивления.

У потенциометров первого типа сопротивление рабочей цепи достигает 10000 Ом на 1 В напряжения питания. Для них применяются гальванометры с относительно большим критическим сопротивлением. Верхний предел измерения э. д. с. (напряжения) 1,2 – 2,5 В.

Для измерения относительно малых э. д. с. и напряжений применять потенциометры большого сопротивления нерационально вследствие увеличения погрешности измерения. Одна из причин увеличения погрешности заключается в том, что при обычном для потенциометров большого сопротивления рабочем токе и измерении малых э. д. с. в отсчете участвует малое число декад.

Для измерения малых э. д. с. (например э. д. с. термопар) используются потенциометры малого сопротивления. Рабочий ток этих потенциометров составляет 1 – 10 – 25 мА. Для них применяется гальванометр с небольшим критическим сопротивлением, чтобы он мог работать в условиях, близких к режиму критического успокоения.

К современным потенциометрам предъявляются следующие требования: а) неизменность рабочего тока в процессе компенсации; б) простота отсчета; в) возможность отсчета с достаточным числом знаков.

Э. д. с. нормального элемента компенсируется на отдельном участке рабочей цепи, имеющей некоторое постоянное сопротивление и переменное сопротивление, устанавливаемое в зависимости от окружающей температуры.

Целью данной работы является изучение компенсационного метода измерения, ознакомление с конструкцией потенциометра постоянного тока Р37-1 и приобретение навыков в работе при его практическом использовании для проверки щитовых приборов.

Задание по теоретической части

2.1. Изучить принцип действия потенциометра постоянного тока. Выучить формулы.

2.2. Нарисовать схемы.

2.3. Письменно ответьте на следующие контрольные вопросы:

1. Какие основные преимущества компенсационного метода?

2. Как обеспечить правильные результаты измерения, если недостаточно стабильно во времени?

3. Каким образом устанавливается рабочий ток на потенциометре Р37-1?

4. Каким образом можно измерять ток с помощью П. П. Т.?

5. Каким образом расширить диапазон измерения П. П. Т. при измерении э. д. с.?

6. Какие требования к э. д. с. нормального элемента?

7. Какие величины можно непосредственно измерять с помощью П. П. Т.?

8. Как определяется погрешность измерения напряжения потенциометром Р37-1?

9. Как определяется погрешность измерения тока потенциометром Р37-1?

10. Какова методика подготовки потенциометра Р37-1 к измерению?

3. Стенд для проверки измерительных приборов.

На рис. 3-1а, 3-1б приведена схема лабораторного стенда для проверки измерительных приборов. Стенд питается со стабилизированного выпрямителя. С помощью потенциометров (грубо) и(точно) можно регулировать напряжение, подводящее к стенду от стабилизированного выпрямителя. Переключателем(см. рис. 3-1б) производится переключение напряжения либо на цепь проверки вольтметра (положение), либо цепь проверки миллиамперметра (положение 1). Зажимы (компенсатор на стенде) с помощью переключателяприсоединяются к выходу делителя напряжения ДН-1 при проверке вольтметра или к зажимам эталонного сопротивления (10 Ом) при проверке миллиамперметра.

Коэффициент деления делителя напряжения 1/500, тумблер служит для общего включения стенда. Тумблерыислужат для включения питания потенциометра Р37-1 и нормального элемента.

Порядок проведения лабораторной работы.

Ознакомится с исследуемыми приборами (вольтметры и миллиамперметры) и записать их характеристики (класс точности, систему измерительного прибора, диапазон измерения). Коэффициент деления делителя напряжения 0,002.

4.1. Проверка щитового вольтметра

Проверка вольтметра заключается в сравнении показаний проверяемого вольтметра с напряжением, измеренным потенциометром Р37-1, которое принимается за действительное значение напряжения.

4.1.1. Присоединить к потенциометру Р37-1 источник питания (и), нормальный элемент (Н. Э.), гальванометр, соблюдая полярность включения. Гальванометр разарретировать.

4.1.2. Соединить клеммы потенциометра с клеммами «компенсатор» на стенде, соблюдая полярность включения.

4.1.3. Поставить тумблеры ,в положение «Выкл.», а все декады потенциометра в нулевое положение.

4.1.4. Подсчитать по формуле с точностью до 5 знака, э. д. с. нормального элемента при температуре помещения в данный момент.

Ручкой «Н. Э.» на потенциометре поставить цифры, соответствующие четвертому и пятому знаку, после запятой.

4.1.5. Включить источники питания и.

4.1.7. Tумблер на стенде поставить в положение «вкл».

4.1.8. Ручку I на потенциометре Р37-1 поставить в положение .

4.1.9. Нажать кнопку «измерение».

4.1.10. Постепенно увеличивая чувствительность ручкой 2 на потенциометре от 10 М до 0, и вращением ручек «регулировка тока» на потенциометре Р37-1, добиться компенсации (равенства нулю тока гальванометра).

4.1.11. Поставить тумблер I на потенциометре в положение I В.

4.1.12. Постепенно увеличивая чувствительность ручкой 2 на потенциометре от 10 М до 0, и вращением ручек «регулировка тока» на потенциометре, добиться компенсации (равенства нулю тока гальванометра).

4.1.13. Поставить переключатель I в положение . Потенциометр готов к измерению.

4.1.14. Установить переключатель на стенде в положение «U».

4.1.15. Поставить тумблер в положение «Вкл.», а тумблерв положение «Выкл». С помощью потенциометров(грубо) и(точно) установить по поверяемому вольтметру 9 В.

Переключатель I (на потенциометре Р37-1) поставить в положение . Нажать кнопку «измерение». Ручками декад потенциометр Р37-1 произвести компенсацию (добиться равенства нулю тока гальванометра). Когда ток гальванометра будет точно равен нулю, по декадам потенциометра произвести отсчет напряжения и внести в таблицу 2. Отпустить кнопку «Измерение».

4.1.16. Устанавливая потенциометром (грубо) и(точно) соответствующие напряжения (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 вольт) на поверяемом вольтметре измерить их потенциометром Р37-1, т.е. проверить шкалы вольтметра.

Результат поверки занести в таблицу 1.

Таблица 1.

№	Показания вольтметра	Отсчет по Р37-1	Действительное значение напряжения	Погрешность измерения напряжения потенциометром		Погрешность вольтметра			Поправка
	(В)	(мВ)		(В)	(%)	(В)	(%)	(%)	(В)

Таблица 2.

№	Показания миллиамперметра	Отсчет по Р37-1	Действительное значение тока	Погрешность измерения тока потенциометром		Погрешность вольтметра			Поправка
	(мА)	(мВ)	(мА)	(мА)	(%)	(А)	(%)	(%)	(м А)

4.1.17. Определить абсолютные, относительные, приведенные погрешности и поправки () для вольтметра по формулам:

где - верхний предел измерения вольтметра.

4.1.18. Определить предельное значение абсолютной и относительной погрешности измерения напряжения потенциометром по формулам:

Данные занести в таблицу 2.

4.1.19. Построить график поправок и дать заключение о проверяемом вольтметре.

4.2. Проверка щитового миллиамперметра.

Проверка амперметра заключается в измерении падения напряжения га образцовом сопротивлении, включенном последовательно с амперметров в цепь измеряемого тока, с помощью потенциометра и вычислении тока по формуле (2).

4.2.1. Переключатель поставить в положение «1».

4.2.2. Подготовить к работе потенциометр Р37-1 в соответствии с методикой, изложенной в пунктах 4.1.5 – 4.1.13.

4.2.3. Проверить отметки шкалы миллиамперметра (от 0 до 2 Ма, через 0,2 Ма), измеряя потенциометром, падение напряжения на образцовом сопротивлении при установленном по миллиамперметру с помощью потенциометров (грубо) и(точно) (см. рис. 1) токов, и вычислить значение тока, которое принимается за действительное, по формуле (2)