16

Курсовая работа по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Наименование: «Проектирование и оценка метрологических

характеристик аналогового мультиметра»

1. Цель: Спроектировать и оценить метрологические характеристики многопредельного прибора для измерения тока, напряжения и сопротивления на основе электромеханического индикатора с известным внутренним сопротивлением и градуировкой шкалы.

2. Задание: Дан электромеханический (например, магнитоэлектрический) индикатор с линейной шкалой 10 мкА и внутренним сопротивлением 0,12*N кОм, где N – номер студента по списку группы. Предложите и обоснуйте выбор двух шкал амперметра, двух шкал вольтметра и одной шкалы омметра для измерений в цепи резистивного делителя напряжения с суммарным сопротивлением 2*N кОм и коэффициентом передачи ½ при подключении его к источнику постоянного напряжения 2*N В.

Содержание ПЗ:

1. Проектирование амперметра постоянного тока

Выбрать шкалы и определить:

• С каким минимальным внутренним сопротивлением цепи должен работать амперметр на каждой шкале для заданной приведенной погрешности 2%?

• Какие должны быть шунты для выбранных шкал тока?

• Какие будут множители для шкал амперметра?

• Какое будет входное сопротивление прибора на разных шкалах амперметра?

2. Проектирование вольтметра постоянного напряжения

Выбрать шкалы и определить:

• С каким максимальным внутренним сопротивлением цепи должен работать вольтметр на каждой шкале для заданной приведенной погрешности 1%?

• Какие нужны добавочные сопротивления для шкал напряжения?

• Какие будут множители для шкал вольтметра?

• Какое будет входное сопротивление прибора на разных шкалах вольтметра?

3. Оценка погрешностей измерения

Оценить погрешности прямых измерений:

• Какова структура и величина суммарной погрешности измерения тока в цепи заданного делителя?

• Какова структура и величина суммарной погрешности измерения напряжения в цепи заданного делителя?

Оценить погрешности косвенных измерений:

• Какова структура и величина суммарной погрешности измерения коэффициента деления?

• Какова структура и величина суммарной погрешности измерения мощности на выходе делителя?

4. Проектирование омметра

• Какое следует выбрать напряжение питания (из ряда 1,5; 3,0; 6,0; 12,0; 24,0; 48,0 В)?

• Как будет выглядеть шкала омметра?

5. Калибровка мультиметра

• Каковы требования к средствам калибровки мультиметра?

• Какова методика калибровки?

Примечания:

• Нарисовать схему (схемы) и шкалы мультиметра.

• Оформить ПЗ на листах А4.

3. Резистивный делитель

А) Без включения амперметра и вольтметра (см. рис.1)

I=U_ВХ/(R1+R2)

К_ДЕЛ= R2/(R1+R2)= U_ВЫХ /U_ВХ

U_ВХ= U_R1 +U_R2

U_ВЫХ =U_R2 = U_ВХК_ДЕЛ=U_ВХR2/(R1+R2)

R1

Вход R2 Выход

U_ВХ U_ВЫХ

Рис. 1

В) При одновременном включении амперметра и вольтметра (см. рис.2)

R1*=(R1+R_А)

R2*=R_VR2/(R_V+R2)

I*=U_ВХ/(R1*+R2*)

U*_ВЫХ =U_ВХR2*/(R1*+R2*)

К*_ДЕЛ= R2*/(R1*+R2*)=U*_ВЫХ /U_ВХ

Амперметр

R1 Вольтметр

R2

Рис. 2

4. Приборы с преобразователями

   1. Использование шунта в схеме измерителя тока (см. Рис. 3)

Рис. 3

Шунт ответвляет заданную часть тока (I_Ш), увеличивая предел измерения. Коэффициент шунтирования (отношение полного тока I_С к току прибора I_П) выбирается целым (2, 5, 10 ... 100).) для удобного считывания показаний:

Значение сопротивления шунта вычисляется по формуле

Входное сопротивление прибора с шунтом равно R_П/n, т.е. оно уменьшается в n раз, что хорошо для измерителей тока.

2. Использование добавочного сопротивления в вольтметрах (см. рис. 4)

Рис. 4

Добавочное сопротивление делит входное напряжение в вольтметрах.

Коэффициент деления (отношение полного напряжения U_С к напряжению прибора U_П) выбирается целым удобным для считывания показаний:

Добавочное сопротивление повышает внутреннее сопротивление (это важно для измерителей напряжения) и увеличивает предел шкалы измерения напряжения. Если надо увеличить предел в m раз, то добавочное сопротивление:

Входное сопротивление прибора с добавочным сопротивлением равно mR_П, т.е. оно увеличивается в m раз.