АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

Кафедра «Электроника» 

 

 

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

НА БАЗЕ  LabVIEW

  

Методические указания и задания на выполнение расчетно-графических работ №1,2 для студентов всех форм обучения специальности

050704 – Вычислительная техника и программное обеспечение

 

 

 

Алматы 2010

 

         СОСТАВИТЕЛИ: Б.С.Байкенов, С.К. Оразалиева. Метрология, стандартизация и сертификация на базе LabVIEW. Методические указания и задания на выполнение расчетно-графических работ №1,2 для студентов всех форм обучения специальности 050704 – Вычислительная техника и программное обеспечение. – Алматы: АИЭС, 2009. – 16 с.

         В методической разработке приводятся задания к расчетно-графическим работам №1,2 и методические указания к их выполнению. Первое задание посвящено расчету погрешностей при измерении постоянного и переменного тока, напряжения различными типами приборов и методами измерения. Второе задание – расчету неизвестных величин сопротивлений с заданной точностью при помощью мостов постоянного и переменного токов, а также измерению параметров сигналов, используя только осциллограф.

         Методическая разработка составлена в целях закрепления лекционного материала и предназначена для всех форм обучения специальности 050704 – Вычислительная техника и программное обеспечение.  

 

Введение

Трудно представить современные системы автоматического управления производственными процессами (SKADA) и телекоммуникации по передаче голоса, данных и изображения, которые можно проектировать и эксплуатировать без проведения измерений, необходимых для оценивания их качества и технического состояния.

Основной целью расчетно-графических работ является закрепление теоретических знаний и приобретение студентами практических навыков для измерения параметров электрических сигналов с требуемой точностью. Для этого необходимо осуществить правильный выбор измерительного прибора, метод измерения для устранения аддитивных и мультипликативных погрешностей, уметь использовать не только традиционные приборы (аналоговые и цифровые), но и виртуальные, компьютизированные комплексы, к которым относится система LabVIEW.

 РГР№1 связана с изучением различных методов измерения токов и напряжений, включая и силовые, и используя при этом различные типы приборов – аналоговые и цифровые.

РГР№2 посвящена изучению методов измерения сопротивлений при помощи мостов постоянного и переменного токов, а также изучению работы осциллографа в различных режимах при измерении параметров сигнала. 

 

1 Расчетно-графическая работа. Тема 1. Измерение тока

Задача 1.1

 

В распоряжении имеется магнитоэлектрический амперметр с внутренним шунтом и верхним пределом измерения 1А, класс точности 0,5. Допустимое значение напряжения на рамке измерительного механизма составляет U_доп и тока, проходящего через измерительную катушку, 20мА.

Рассчитать сопротивление внешнего шунта для измерения этим амперметром силового тока до величины A_N и выбрать соответствующий класс точности.

Руководство к выполнению

 

Магнитоэлектрический механизм позволяет измерять малые постоян­ные токи, не превышающие 20-50 мА. Для того чтобы измерять большие токи, используют измерительные цепи, включающие в себя шунты, представляющие собой манганиновые резисторы, сопротивление которых  во много раз меньше сопротивления рамки R_и магнито­электрического измерительного механизма. Поэтому при включении шунта параллельно прибору (см. рисунок 1.1) основная часть измеряемого тока I_ш проходит через шунт, а ток I_А не превышает допустимого значения.

Рисунок 1.1 – Схема включения амперметра с шунтом

Отношение I/I_А = n, показывающее, во сколько раз измеряемый ток превышает допустимое значение, называется коэффициентом шунтирования. Со­противление шунта определяется как 

                                                                                    (3.1)

Амперметры для измерения сравнительно небольших токов (до не­скольких десятков ампер) имеют внутренние шунты, вмонтированные в корпус прибора. Измерение больших токов (до нескольких тысяч ампер) осуществляют при помощи наружных шунтов, которые имеют определенные номинальные падения напряжения (45, 60, 75, 100 и 300 мВ) и классы точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Класс точности шунта должен быть выше, чем класс точности амперметра.

Таблица 1.1

	Вариант, последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Uдоп, В	45	75	100	300	60	75	100	300	45	60
AN, A	10	100	200	500	50	120	300	800	25	75

 

Задача 1.2

 

Определить ток в антенне передатчика при помощи трансформатора тока (ТТ) высокой частоты и амперметра с термопреобразователем А, включенного во вторичную обмотку ТТ.

Определить:

a) ток в антенне;

б) погрешность измерения тока в антенне.

Руководство к выполнению

Рисунок 1.2 – Схема измерения тока в антенне

          Ток в антенне определяется как

                                                       I = I_а · К_Т                                             (1.8)

где  I_а – ток, показываемый амперметром; К_Т = w₂ / w₁ – коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ), w₁ = 1.

          С учётом погрешностей выражение (1.8) имеет вид

                                             (I ұ ∆а) = (I_а ұ ∆а) · К_Т                                 (1.9)

где ∆а – абсолютная погрешность тока в антенне;

                                                 ∆а = ұ γ_а I_ан / 100

где I_ан = 10мА – верхний предел амперметра; γ_а  = 0,1 - класс точности амперметра.                               

Таблица 1.2

Число витков	Предпоследняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ω2, витки	50	75	100	125	150	60	70	80	100	130

Таблица 1.3

Показание амперметра	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Iа, мА	2	4	6	8	6	3	5	7	9	1

        

Задача 1.3

 

В ВЧ цепи ваттметром определена мощность Р, поглощаемая нагрузкой с сопротивлением R_н. Ваттметр класса точности 1,0 со шкалой 10 Вт.

Определить:

а) ток в цепи;

б) истинное значение тока.

Руководство к выполнению

        

 

Ток в ВЧ цепи будет равен

                                                      I =  ,                                   (1.10)

где ∆Р – абсолютная погрешность ваттметра, P_N – верхний предел; δ_В – класс точности.

Тогда, истинное значение тока будет равно

 

                                              I_и = I ұ ∆I.                                    (1.11)

 

Таблица 1.4

Мощность	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р, Вт	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50

 

Таблица 1.5

Нагрузка	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Rн, Ом	50	75	125	150	200	250	300	350	400	450