Lab_rabota_1_Stepanov

4

Работа 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

Цель работы – ознакомление с методикой поверки аналоговых электромеханических приборов и определение их основных метрологических характеристик.

ЗАДАНИЕ

1. Ознакомиться с имеющейся на рабочем месте аппаратурой и получить у преподавателя конкретное задание для выполнения лабораторной работы. Подготовить образцовые средства к работе.

2. Определить основную погрешность комбинированного измерительного прибора (тестера) в следующих режимах работы:

а) вольтметра постоянного тока,

б) вольтметра переменного тока,

в) миллиамперметра постоянного тока,

г) омметра.

3. Построить графики зависимостей абсолютной и относительной погрешностей прибора

от показаний поверяемого прибора.

4. Определить дополнительную погрешность вольтметра переменного тока на границах рабочего диапазона частот.

5. На основе анализа полученных данных сделать вывод о соответствии поверяемого прибора его класса точности.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ.

Поверкой средств измерений называют определение погрешностей средства и установление его пригодности к применению. Погрешности определяют по результатам конечного числа экспериментов по сравнению показаний поверяемого прибора и образцового средства. Достоверность поверки обеспечивается необходимым условием: отношение пределов допускаемых абсолютных основных погрешностей образцовых средств измерений (_О) и поверяемых приборов (), для любой из поверяемых отметок шкалы, должно удовлетворять неравенству:

_О/  0.2. (1.1)

Поверка вольтметров и амперметров методом сличения.

В основе поверки методом сличения лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым прибором и образцовым средством измерений.

Погрешность и вариация определяются для 510 точек шкалы равномерно распределенных по диапазону измерений. Перед началом поверки необходимо:

а) установить поверяемый прибор в нормальное для него положение в соответствии с условным обозначением на шкале прибора;

б) с помощью корректоров установить указатель прибора на начальную отметку шкалы;

в) для поверки вольтметра собрать поверочную схему (рис. 1.1, a), где V и V_O – поверяемый и образцовый вольтметры, R₂ и R₃ – регулировочные переменные резисторы, U – постоянное или переменное напряжение синусоидальной формы стабильной амплитуды.

г) для поверки амперметра собрать соответствующую поверочную схему (рис. 1.1, б), где А, А_О – поверяемый и образцовый амперметры, R₅ и R₆ – регулировочные переменные резисторы, U – постоянное напряжение;

д) установить максимальные пределы измерения приборов.

В качестве источника напряжения использовать регулируемый источник постоянного тока и низкочастотный генератор гармонического сигнала из состава стенда или аналогичные им.

Проверить схему, обратив внимание на правильность подключения полярных выводов источника напряжения постоянного тока U и приборов. Включить питание. Убедиться в правильности направлений реакций приборов. После этого установить заданный предел измерения поверяемого прибора и выбрать по условию (1.1) предел измерения образцового прибора. Поверку тестера в режиме вольтметра производить на пределе 10 В.

П ри определении основной погрешности указатель поверяемого прибора последовательно устанавливают на поверяемые отметки шкалы (Х) сначала при плавном увеличении измеряемой величины, а затем на те же отметки при плавном уменьшении измеряемой величины. Для всех поверяемых отметок по образцовому средству измерений определяют действительные значения измеряемой величины Х_{Д ув} и Х_{Д ум}.

Абсолютную погрешность при увеличении и уменьшении показания определяют по формулам: x_ув=Х–Х_{Д ув}; х_ум=Х–Х_{Д ум}, где Х – показание поверяемого прибора; Х_{Д ув} – показание образцового средства измерений при увеличении показаний; Х_{Д ум} – показание образцового средства измерений при уменьшении показаний. Относительная погрешность:

 = 100х/Х, (%).

Приведенная погрешность:

 = 100х/Х_N, (%),

где Х_N – нормирующее значение.

Относительную и приведённую погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности.

Вариацию показаний прибора на поверяемой отметке шкалы определяют как абсолютное значение разности действительных значений измеряемой величины при одном и том же показании прибора, полученном при плавном подводе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений. Вариация может определяться также в процентах от нормирующего значения измеряемой величины:

в = 100(Х_{Д ув} – Х_{Д ум})/ Х_N, (%).

Если при выполнении поверки амперметра возникает трудность в соблюдении условия (1.1), можно измерять действительные значения тока косвенным способом. Для этого образцовый амперметр следует заменить параллельной цепью, составленной из образцового вольтметра и образцового сопротивления R_N в соответствии со схемой на рис. 1.2

Результаты эксперимента и расчётов заносят в табл. 1.

Таблица 1.

Показания поверяемого прибора, Х	Показания образцового средства измерения:		Погрешность:
			абсолютная:		относительная, 	приведённая, 	вариация, в
	при увеличении ХД ув	при уменьшении ХД ум	при увеличении хув	При уменьшении хум
В единицах измеряемой величины.					%	%	%

Поверка вольтметра переменного тока в рабочем диапазоне частот. При указанном диапазоне частот, ограниченном минимальным f_min и максимальным f_max значениями за номинальное значение частоты испытательного сигнала принимают f_Н=50 Гц, если f₁[f_min, f_max] или f₁=(f_minf_max)^1/2, если f_min>50Гц. Поверку осуществляют на частотах f_Н, f_min, f_max по методике описанной выше.

Результаты измерений и расчётов предварительно могут быть сведены в табл. 2 (для удобства).

Таблица 2.

Значения частот f, Гц:	Показание поверяемого вольтметра U, В:	Показания образцового вольтметра UO, В:	Абсолютная погрешность (f), В:
fН fmin fmax

Дополнительную погрешность вольтметра от изменения частоты определяют на частотах f_min, f_max, соответствующих границам заявленного рабочего диапазона, по формулам:

_Д(f_min) =(f_min) - (f_Н), _Д(f_min) = 100_Д(f_min) /Х_N (%),

_Д(f_max) =(f_max) - (f_Н), _Д(f_max) = 100_Д(f_max) /Х_N (%).

Поверка омметра (комбинированного прибора в режиме омметра) с помощью образцовой многозначной меры. В качестве образцовой многозначной меры в работе используется магазин сопротивлений. Перед началом эксперимента провести начальную установку омметра: для шкал с диапазоном показаний [, 0] замкнуть проводом вход омметра и с помощью ручки “Установка нуля” установить указатель в положение “0”, для шкал с диапазоном показаний [0, ]: установить указатель в положение “” с помощью той же ручки при разомкнутом входе омметра.

Вход омметра подключается к магазину сопротивлений. Погрешность определяют для 410 числовых отметок шкалы кроме “0” и “”. Поверяемые отметки R_i выбирать с учётом диапазона значений меры и заданного масштабного коэффициента (устанавливается переключателем “Множитель”).

Установить значение сопротивления магазина R_O=R_i. Если показания омметра отличаются от значения R_i, то изменением сопротивления R_O магазина добиться совпадения указателя омметра с выбранной отметку шкалы R_i. Результаты измерений и расчётов заносят в табл. 3.

Таблица 3.

1	2	3	4	5
Ri , Ом	RO,i , Ом	Ri , Ом	i , делений	i , %

В таблице R_i = R_i - R_O,i – значения абсолютных погрешностей омметра; _i – значения абсолютных погрешностей омметра, выраженных в делениях равномерной шкалы омметра и эквивалентных значениям R_i; _i =100_i/_N – приведённая погрешность, _N – нормирующее значение – длина шкалы омметра по равномерной шкале.

Погрешность _i, соответствующую разности показаний омметра при двух значениях магазина сопротивлений R_i и R_O,i, оценить визуально затруднительно. Более точную оценку можно получить, определив чувствительность S_i нелинейной функции преобразования омметра (R_i)=f(R_i). Точное значение производной S(R_i)=d(R_i)/dR_i можно заменить отношением конечных приращений:

S(R_i)S*(R_i)=_S/R_S,

где _S=(_S-_S-1) – разность между двумя показаниями омметра _S и _S-1 (см. рис.1.3), отсчитанными по делениям равномерной шкалы, расположенных по обе стороны от указателя в окрестности поверяемого значения R_i; R_S=(R_O,S-R_O,S-1) – разность между значениями магазина сопротивлений соответствующих показаниям _S и _S-1. Искомые значения рассчитывается по формуле:

_i= S*(R_i)R_i.

В большинстве случаев при оценке чувствительности достаточно обеспечивать значение приращения _S=1.

Литература

Метрология, стандартизация и сертификация : учебник для студ. высш. учеб. заведений/[Б.Я.Авдеев, В.В.Алексеев, Е.М.Антонюк и др.]; под ред В.В.Алексеева. – М. : Издательский центр «Академия», 2007. стр. 110-115, 121-124.

4