Министерство образования и науки Российской Федерации

Уральский федеральный университет

Институт радиоэлектроники и информационных технологий – РТФ

Метрология, стандартизация и сертификация

Лабораторная работа №3В

Потенциальные мостовые схемы

Вариант №2

Преподаватель Э.Г.Миронов

Студенты И.А.Исупова

А.А.Фадеев

Группа ВИ-200201

Екатеринбург 2012

Принципиальная электрическая схема измерительного моста.

Приняты следующие обозначения:

U – напряжение источника питания;

G – измерительный прибор (электронный цифровой вольтметр В7-58);

R₀ – внутреннее сопротивление измерительного прибора (для вольтметра В7-58 может быть принято R₀∞);

a-b – измерительная диагональ;

c-d – питающая (генераторная) диагональ;

c-a – первое плечо мостовой схемы;

a-d – второе плечо мостовой схемы;

c-b – третье плечо мостовой схемы;

b-d – четвертое плечо мостовой схемы.

В рассматриваемом случае сопротивления плеч мостовой схемы имеют значения: первое плечо – R₁, второе плечо – R₂, третье плечо – R₃ и четвертое плечо – R₄.

Отчет по эксперименту «Чувствительность оптимальной мостовой схемы»

Целью исследования является определение чувствительности мостовой измерительной схемы при оптимальных соотношениях параметров плеч моста.

При этом предполагается, что датчик включен в первое плечо мостовой схемы.

Вариант 2: U=2,2B; R₁=16 кОм;R₂=16 кОм; R₃=35 кОм; R₂=35 кОм; ±R=1,5кОм.

Экспериментальные и расчетные значения при исследовании чувствительности мостовой схемы

Параметры	Значения параметров											Примечание
а	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Uk=200мВ Rk1=99,9кОм Rk2=99,9.кОм Rk3=99,9.кОм Rk4=99,9.кОм U=2,2В δ'=10,2% Δ"=0,035мВ δ"=10,2% Δ"=0,005мВ U0'= мВ U0"= мВ
aΔR, кОм	0	1,5	3,0	4,5	6,0	7,5	9,0	10,5	12,0	13,5	15,0
(R1+aΔR),кОм	16	17,5	19	20,5	22	23,5	25	26,5	28	29,5	31
+U0, мВ	0	0,049	0,094	0,134	0,172	0,209	0,240	0,270	0,298	0,324	0,348
+S, мВ/кОм	0	0,033	0,03	0,027	0,025	0,024	0,021	0,02	0,019	0,017	0,016
(R1-aΔR),кОм	16	14,5	13	11,5	10	8,5	7	5,5	4	2,5	1
-U0, мВ	0	0,053	0,113	0,178	0,251	0,33	0,426	0,531	0,653	0,794	0,960
-S, мВ/кОм	0	0,035	0,04	0,043	0,048	0,055	0,062	0,07	0,081	0,094	0,11
+U0р, мВ	0	0,046	0,094	0,136	0,174	0,209	0,241	0,272	0,3	0,326	0,351
+Sр, мВ/кОм	0	0,031	0,032	0,028	0,025	0,023	0,021	0,02	0,019	0,017	0,016
-U0р, мВ	0	-0,054	-0,114	-0,18	-0,254	-0,382	-0,43	-0,537	-0,66	-0,803	-0,97
-Sр, мВ/кОм	0	-0,036	-0,04	-0,044	-0,049	-0,085	-0,032	-0,071	-0,082	-0,095	-0,111

В таблице приняты следующие обозначения:

а – коэффициент (изменяется от 0 до 10);

aΔR – приращения сопротивления датчика;

(R₁+aΔR) – сопротивление датчика при положительных приращениях его сопротивления;

(R₁-aΔR) – сопротивление датчика при отрицательных приращениях его сопротивления;

+U₀ – напряжение на измерительной диагонали мостовой схемы при положительных приращениях датчика (экспериментальное значение);

+S – чувствительность мостовой схемы при положительных приращениях датчика (экспериментальное значение);

-U₀, -S – экспериментальные значения напряжения и чувствительности при отрицательных приращениях датчика;

+U_0р, +S_р – расчетные значения напряжения и чувствительности при положительных приращениях датчика;

-U_0р, -S_р – расчетные значения напряжения и чувствительности при отрицательных приращениях датчика;

U_k – верхний предел универсального цифрового вольтметра при измерении ±U₀ (указываются все использованные пределы, если их было несколько);

R_k1, R_k2, R_k3, R_k4 – верхний предел использованных декад магазинов сопротивлений, образующих плечи мостовой схемы;

U – напряжение питания;

δ', Δ' – относительная и абсолютная инструментальные погрешности мостовой измерительной схемы при положительном приращении сопротивления датчика;

δ", Δ" – относительная и абсолютная инструментальные погрешности мостовой измерительной схемы при отрицательном приращении сопротивления датчика;

U₀' – результат измерения с учетом погрешности при положительном приращении сопротивления датчика;

U₀" – результат измерения с учетом погрешности при отрицательном приращении сопротивления датчика;

Р – принятая доверительная вероятность (в лабораторной работе принято Р=0.95).

1. Значения чувствительностей ±S и ±S_p определяются по формуле:

(1)

+ ; + ; + ; ; + ; + ; ; + ; + .

; ; ; ; ; ; ; ; ;

.

где ΔU₀ - разность между текущим и предыдущим значениями выходного напряжения;

ΔR - приращение сопротивления датчика.

2. Расчетные значения напряжений +U_0p и -U_0p на измерительной диагонали мостовой схемы оцениваются по соотношениям:

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ,

где приведенные величины определены.

Найдём +S_р по формуле (1):

+ ; + ; + ; ; + ; + ; ; + ; + .

; ; ; ; ; ;

; ;

; ;

,

где приведенные величины определены.

Найдём -S_р по формуле (1):

; ; ; ; ; ; ; ; ;

.

3. Относительная (δ) и абсолютная (Δ) инструментальные погрешности мостовой схемы оцениваются по формулам с доверительной вероятностью P=0,95.

Где δ и Δ - относительная и абсолютная погрешности;

k – коэффициент, зависящий от принятой доверительной вероятности и от числа слагаемых под корнем (при Р=0,95 и m=6 k=1,1);

δ₁=δ₂ =δ₃= δ₄= относительные погрешности магазинов сопротивлений, включенных в плечи мостовой схемы;

= %-погрешность универсального цифрового вольтметра, включенного в измерительную диагональ мостовой схемы;

δ_u=0,1%- погрешность установки напряжения на выходе источника питания.

U₀ - напряжение на измерительной диагонали мостовой схемы.

4. Относительные погрешности магазинов сопротивлений оценивается по их классу точности.

Если класс точности задан цифрой без кружка, то относительная погрешность магазинов сопротивлений оценивается по формуле

,

где δ_R - относительная погрешность магазина сопротивлений;

R_K - сумма верхних пределов использованных декад;

γ - приведенная погрешность магазина, определяемая его классом точности.

Если класс точности задан в виде дроби, то относительная погрешность магазина сопротивлений оценивается по формуле:

,

где δ_R - относительная погрешность магазина сопротивлений;

R_K - сумма верхних пределов использованных декад;

b и c – коэффициенты, определяемые классом точности магазина сопротивлений (в нашем случае b = 0,2 и c = 610^-6).