Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабы / Метрология ЛР2

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
10.04.2019
Размер:
787.79 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Институт «Микроприборов и систем управления» (МПСУ)

Лабораторная работа №2 по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Тема: «Поверка вольтметра на постоянном и переменном токе»

Цель работы: ознакомление с инструментальными погрешностями электроизмерительных приборов и методикой определения некоторых метрологических характеристик приборов.

Продолжительность работы: 4 часа.

Аппаратура: поверяемый вольтметр В7-16А, образцовый вольтметр NI PXI-4065, генератор сигналов специальной формы NI PXI-5402, рабочая станция NI ELVIS.

Выполнили студенты группы «МП-32а»:

Шкурко Мария

 

Яндайкина Елена

Преподаватель:

Калеев Дмитрий Вячеславович

2018 г.

Оглавление

1.

Теоретические сведения......................................................................................................................

3

 

1.1.

Основные определения................................................................................................................

3

 

1.2.

Классификация метрологических характеристик.....................................................................

3

 

1.3.

Поверка вольтметров...................................................................................................................

4

2.

Выполнение работы.............................................................................................................................

6

 

2.1.

Измерение постоянного тока ......................................................................................................

6

 

2.2. Поверка вольтметра на переменном токе..................................................................................

7

 

2.3.

Определение дополнительной погрешности.............................................................................

8

3.

Вывод..................................................................................................................................................

10

2

1. Теоретические сведения

1.1.Основные определения

Вольтметр - измерительный прибор, предназначенный для прямых измерений напряжения постоянного и (или) переменного тока по методу непосредственной оценки.

Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение физической величины находится непосредственно по показаниям средства измерения.

Метод непосредственной оценки - метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений.

Вольтметры относятся к группе электромеханических приборов. Электромеханический прибор включает в себя измерительную цепь, измерительный механизм и отсчетное устройство.

Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой электрической величины в другую электрическую величину, непосредственно воздействующую на измерительный механизм.

Измерительный механизм преобразует электрическую величину в угол поворота подвижной части отсчетного устройства.

Отсчетное устройство служит для визуального отсчитывания значений измеряемой величины в зависимости от угла поворота подвижной части. Отсчетное устройство электромеханического прибора состоит из шкалы и указателя.

Шкала средства измерений - часть показывающего устройства, представляющая собой ряд отметок, соответствующих последовательному ряду значений величины вместе со связанной с ними нумерацией.

Отметка шкалы - знак на шкале СИ, соответствующий некоторому значению физической величины.

Поверка средств измерений производится для установления пригодности их к применению. Поверка измерительных приборов предполагает оценку их метрологических характеристик.

Метрологическая характеристика средства измерений - характеристика одного из свойств средства измерений, влияющих на результат измерений и на его погрешность

1.2.Классификация метрологических характеристик

Нормируемые метрологические характеристики:

Характеристики для определения результатов измерений (без введения поправки):

- цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;

3

- градуировочная характеристика средства измерений - зависимость между значениями на выходе и входе средства измерений, полученная в результате градуировки. Градуировочная характеристика может быть представлена в виде формулы, графика или таблицы

Характеристики погрешностей средств измерений:

-чувствительность измерительного прибора - отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины;

-основная погрешность средства измерений - погрешность средства измерений,

используемого в нормальных условиях;

-приведенная погрешность средства измерений - относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность средства измерений отнесена к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона;

-вариация показаний измерительного прибора - разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений;

-изменение показаний измерительного прибора под действием влияющей величины

(дополнительная погрешность) - изменение погрешности измерительного прибора, вызванное отклонением одной из влияющих величин от нормального значения или выходом ее за пределы нормальной области значений.

Ненормируемые метрологические характеристики:

Диапазон показаний - область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.

Класс точности средства измерений - обобщенная характеристика средства измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.

Предел допускаемой погрешности средства измерений - наибольшая (без учета знака)

погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.

Вданной лабораторной работе исследуются следующие метрологические характеристики:

основная погрешность, вариация, дополнительная погрешность.

1.3.Поверка вольтметров

Воснове поверки методом непосредственного сличения лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым и образцовым прибором. При поверке амперметров и

4

вольтметров методом непосредственного сличения основная погрешность образцового прибора не должна превышать 1/5 предела допускаемой погрешности поверяемого прибора.

Основная погрешность и вариация определяются для нескольких (не менее 6-8) точек шкалы с обязательным включением в число поверяемых точек всех числовых отметок шкалы или целых значений на выбранном пределе измерений.

Дополнительную погрешность от изменения частоты измеряемого напряжения определяют для двух точек шкалы (примерно 50 и 90% диапазона показаний) при изменении частоты измеряемого напряжения на +10 и –10% от границ диапазона частот fном min и fном max

Для амперметров и вольтметров значения погрешностей, полученных в ходе поверки не должны превышать основную погрешность средства измерения, представленную в техническом описании на СИ.

Вариация показаний прибора, а также дополнительная приведенная погрешность,

вызванная отклонением частоты измеряемого напряжения на ±10% от номинального значения, не должны превышать допускаемых значений основной погрешности прибора.

5

2. Выполнение работы

Исследуемый прибор В7-16А.

Перед выполнением непосредственных измерений в рамках данной работы в первую очередь была произведена корректировка нуля и калибровка используемых приборов в соответствие с их документацией.

2.1.Измерение постоянного тока

Рисунок 1. Схема подключения

Для проведения поверки вольтметра на постоянном токе собрали схему (рис.1). Последовательно установили стрелку испытуемого прибора на всех поверяемых отметках шкалы сначала при плавном увеличении измеряемой величины, а затем на тех же отметках при плавном уменьшении измеряемой величины.

Для каждого показания испытуемого вольтметра U записывались соотвествующие ему показания образцового вольтметра Uобр, затем оценивалась их абсолютная погрешность:

∆ = − обр

Таблица 1. Результаты поверки вольтметра на постоянном токе

Показания

Показания

Абсолютная

поверяемого

образцового

погрешность

вольтметра

вольтметра

Uобр, В

Ux, В

Uобр, В

 

0,008

0,0081

-0,0001

1

1,0008

-0,0008

2

1,9994

0,0006

3

3,0011

-0,0011

4

4,0016

-0,0016

5

5,0010

-0,0010

6

5,9991

0,0009

7

7,0023

-0,0023

8

8,0021

-0,0021

9

8,9998

0,0002

10

9,9999

0,0001

6

Рисунок 2. Зависимость абсолютной погрешности от показаний поверяемого вольтметра при постоянном токе.

Максимальное значение основной приведенной погрешности (в процентах):

 

( U)max

100% = , 100% = 0,023%

 

 

Uк

2.2.Поверка вольтметра на переменном токе

Поверяемый

 

NI ELVIS

 

 

 

Макетная плата

 

 

вольтметр

 

 

 

 

 

 

 

 

V(+)

Banana

Banana C

BNC1(+)

 

NI PXI-5402

V(-)

 

Banana D

BNC

CH 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NI PXI-4065

 

 

GNDBNC1(-)

 

 

V(+)

Banana

Banana A

 

 

Banana B

 

 

 

V(-)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Схема поверки вольтметра на переменном токе

Произвели корректировку нуля и калибровку прибора.

Установили частоту сигнала на выходе генератора, соответствующую номинальной частоте (градуировки) измерений для поверяемого вольтметра, f = 50 Гц.

Таблица 2. Результаты поверки вольтметра на переменном токе

Показания

Показания

Абсолютная

 

 

7

поверяемого

образцового

погрешность

вольтметра

вольтметра

Uобр, В

Ux, В

Uобр, В

 

0,0001

0,0257

-0,0256

1

1,0054

-0,0053

2

2,0083

-0,0083

3

3,0136

-0,0136

4

4,0168

-0,0168

5

5,0169

-0,0169

6

6,0198

-0,0198

7

7,0241

-0,0241

Рисунок 4. Зависимость абсолютной погрешности от показаний поверяемого вольтметра при переменном токе

Максимальное значение основной приведенной погрешности (в процентах):

 

( U)max

100% = , 100% = 0,256%

 

 

Uк

2.3.Определение дополнительной погрешности

Определили дополнительную погрешность от изменения частоты измеряемого напряжения с использованием схемы на рис.3.

fном = 50 Гц, Uк = 10 В.

8

Таблица 3. Результаты определения дополнительной погрешности вольтметра.

Частота

Показания

Показания

Дополнительная

f, Гц

поверяемого

образцового

частотная

 

вольтметра

вольтметра

погрешность

 

Ux, В

Uобр, В

f, %

fном

0,3Uк

3,01353

0.0000

0,7Uк

7,02425

0.0000

 

0,9fном

0,3Uк

3,01359

0,0006

0,7Uк

7,02325

-0,0100

 

1,1fном

0,3Uк

3,01315

-0,0038

0,7Uк

7,02312

-0,0113

 

Дополнительную приведенную погрешность (в процентах) от изменения частоты рассчитали для каждой поверяемой точки шкалы по формуле:

= ном 100%к

9

3. Вывод

При измерении напряжения при постоянном токе абсолютная погрешность принимала значения от -0,0023 В до 0,0009 В, что говорит о том, что прибор имеет систематическую погрешность, близкую к -0,0007 В. Наименьшее значение абсолютные погрешности принимают на границах измерений (0,0008 В и 10 В).

Основная приведенная погрешность поверяемого вольтметра при постоянном токе —

0,023% (норма ±0,121%).

При переменном токе систематическая погрешность близка к -0,0155 В.

Основная приведенная погрешность поверяемого вольтметра при переменном — 0,256% (норма ±0,52%).

Таким образом, поверяемый вольтметр соответствует своему классу точности.

10

Соседние файлы в папке Лабы