Міністерство освіти і науки України, молоді та спорту України

ІФНТУНГ

Кафедра ІВТ

Лабораторна робота №8

Метрологічне забезпечення цифрових вольтметрів та цифрових омметрів.

Виконала:

ст. гр. ВТ-08-1

Зварич Н. В.

Перевірив:

Романів В. М.

м. Івано-Франківськ

2012 р.

8.1 Мета заняття. Розглянути метрологічні характеристики цифрових засобів вимірювання електричних величин та ознайомитись з методами і засобами повірки цифрових вольтметрів (ЦВ) та цифрових омметрів (ЦО). Тривалість заняття – 2 год.

8.2 Основні теоретичні положення

1. 8.2.1 Особливості нормування та визначення метрологічних характеристик цифрових вольтметрів

Правильність повірки будь-яких ЗВТ може гарантуватися лише тоді, коли методика її проведення складена з урахуванням особливостей принципу дії приладів. У зв’язку з цим дуже часто нормативні документи, що визначають методи і засоби повірки аналогових приладів, виявляються малопридатними для повірки цифрових приладів, принципи дії яких докорінно відрізняються від принципів дії аналогових ЗВТ.

Основною відміною цифрового вольтметра (ЦВ) від аналогового є наявність процесу квантування вимірюваної фізичної величини, що супроводжується виконанням методичної похибки квантування.

Похибка квантування Δ_q є випадковою величиною, а її розподіл, як правило, має рівномірний характер у певному діапазоні можливих значень, межі якого визначаються принципом дії ЦВ, кількістю розрядів вихідного коду та границями піддіапазону вимірювань. Таким чином, значення межі допустимих значень похибки квантування для конкретного типу приладів є відомим.

Повна похибка Δ ЦВ складається з інструментальної складової Δ_і та похибки квантування Δ_q. Оскільки Δ_q є випадковою величиною, повна похибка Δ, яка визначається під час повірки, виявиться максимальною лише в тому випадку, коли Δ_q матиме максимальне значення. В усіх інших випадках максимально можливе значення повної похибки Δ залишиться невиявленим. Таким чином, для виявлення максимальної (у певній точці діапазону вимірювань) повної похибки методика повірки має передбачати визначення Δ за умови, що Δ_q приймає максимальне значення.

У свою чергу, Δ_і складається з систематичної Δ_С та випадкової Δ_В складових. У ЦВ певного типу співвідношення між складовими Δ_С та Δ_В може бути різним, внаслідок чого і похибки нормуються з урахуванням таких особливостей. Найчастіше для ЦВ нормується межа допустимого значення основної похибки Δ_доп та розмір ступеня квантування q. У тих випадках коли Δ_В є порівняно великою, поряд з розміром q може також додатково нормуватися межа допустимого значення середньоквадратичного відхилення (СКВ) σ_Вдоп випадкової складової похибки або роздільно нормуватися межі допустимих значень Δ_Сдоп та Δ_Вдоп (σ_Вдоп).

Найчастіше розмір q дорівнює одній одиниці молодшого розряду цифрового відлікового пристрою ЦВ. У деяких ЦВ q може дорівнювати двом одиницям молодшого розряду або п’ятьом одиницям молодшого розряду.

При визначенні методики повірки ЦВ, для якого Δ_С або σ_В окремо не нормована, потрібно переконатися чи дійсно випадкова складова похибки є нехтовно малою. Для цього на вхід ЦВ, що повіряється подається сигнал (від регульованого джерела), напруга якого складає 0,9…1,0 від верхньої межі піддіапазону вимірювань. Якщо плавним регулюванням вхідної напруги вдається домогтися, що будь-якого змінювання показів у молодшому розряді ЦВ не спостерігається, вважають, що випадкова складова є нехтовно малою, і методика повірки будується з урахуванням цього чинника. У протилежному випадку вважають, що Δ_В суміжна з Δ_С, і методика повірки має виявити максимальне значення випадкової складової похибки.

При повірці аналогових вольтметрів покажчик приладу, що повіряється, встановлюється на певну числову позначку Х_n шляхом зміни вимірювальної величини. Дійсне значення вимірювальної величини або безпосередньо похибка приладу визначається за показами робочого еталону (наприклад, калібратора напруги). Застосування такої методики при повірці ЦВ може призвести до виникнення методичної похибки, яка досягає максимального значення похибки квантування Δ_q. Таким чином, повірка ЦВ за методикою, що застосовується при повірці аналогових вольтметрів, є допустимою лише в тому випадку, коли Δ_q<< Δ_і , тоді очевидно, що Δ ≈ Δ_і.

На практиці вважають, що межа похибки квантування значно менша інструментальної складової похибки, якщо │Δ_доп│>5q.

При повірці ЦВ, для яких випадкова складова не є нехтовно малою, границі переходу від одних показів до інших виявляються «розмитими». В такому випадку методи повірки мають передбачати виконання багаторазових вимірювань, спрямованих на забезпечення повторюваності показів.

Специфічним для ЦВ є вибір контрольованих точок. У ЦВ усі покази є числовими, тому підхід до вибору контрольованих точок має враховувати принцип дії приладу і характер зміни похибки у межах піддіапазону.

Виходячи з особливостей вибору контрольованих точок розрізняють дві групи ЦВ. До першої групи належать прилади, для яких похибка всередині піддіапазону змінюється рівномірно (час-імпульсні ЦВ). До другої групи належать прилади, для яких похибка всередині піддіапазону змінюється нерівномірно (ЦВ порозрядного кодування). Вибір таких точок можна здійснювати на основі аналізу принципу дії та електричної принципової схеми приладу.