Лабораторная работа № 2 определение метрологических характеристик средств измерений
Часть 1. Определение метрологических характеристик вольтметра
Продолжительность лабораторной работы – 2 ч.,
самостоятельной работы – 1 ч.
Цель работы:
- приобрести умение определять класс точности и другие метрологические характеристики вольтметра по экспериментальным данным;
- приобрести навыки работы с вольтметрами.
Программа работы
1. Произвести поверку вольтметра методом непосредственного сравнения с образцовым прибором.
2. Произвести поверку вольтметра методом непосредственного сравнения с образцовым прибором с применением персонального компьютера (ПК).
3. Определить характер абсолютной погрешности и рассчитать класс точности вольтметра.
4. Построить статическую характеристику вольтметра
.
5. Построить кривую чувствительности вольтметра
.
Построить кривую поправок вольтметра
-
.
6. Определить вариацию показаний и остаточное отклонение указателя вольтметра от нулевой отметки.
Примечание. Способ поверки по п. 1 или по п. 2 определяется преподавателем.
Пояснения к работе
Поверку вольтметра производят при нормальных условиях. Для поверки вольтметра собирают схему, изображенную на рисунке 2.1.
При выполнении п. 1 в качестве образцового вольтметра PV2 используется комбинированный прибор Щ301-3, предел основной допускаемой погрешности которого вычисляется по формулам:
а) при измерении напряжения постоянного тока
;
б) при измерении напряжения переменного тока
.
Рисунок 2.1
При выполнении п. 2 в качестве образцового вольтметра используется комбинированный прибор В7-68, обеспечивающий работу с персональным компьютером типа IBM PC.
Пределы основной допускаемой погрешности вольтметра В7-68 равны:
а) при измерении напряжения постоянного тока
б) при измерении напряжения переменного тока
Изменяя значение напряжения с помощью регулировочного резистора R, указатель поверяемого вольтметра PV1 устанавливают последовательно на отметки шкалы, указанные преподавателем, сначала при возрастании напряжения от нуля до наибольшего значения (ход указателя "вверх"), затем при убывании от наибольшего значения до нулевой отметки поверяемого вольтметра (ход указателя "вниз"), причем указатель должен подходить к соответствующей отметке плавно (без перехода через нее) как со стороны меньших, так и со стороны больших значений измеряемого напряжения.
Действительное значение измеряемого напряжения определяется по образцовому вольтметру PV2.
Для определения характера абсолютной инструментальной погрешности поверяемого вольтметра необходимо произвести многократные измерения и их результаты занести в таблицу 2.1 при выполнении п. 1.
При
выполнении п. 2 процесс записи результатов
поверки, определения абсолютной
погрешности, построения зависимости
автоматизирован с помощью ПК.
Приборы, применяемые для измерения в цепях постоянного и переменного токов, поверяются отдельно на постоянном и переменном токе.
Таблица 2.1
Показания вольтметров |
Абсолютная погрешность |
Вариация Показаний В |
Поправка
|
||||
Поверяемого |
Образцового
|
Ход указателя |
|||||
|
|
Ход указателя |
вверх |
вниз |
|||
вверх |
вниз |
||||||
град |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
Абсолютная
инструментальная погрешность вольтметра
определяется по формуле
,
где - показания поверяемого вольтметра, В; - показания образцового вольтметра, В.
При
определении характера абсолютной
погрешности необходимо построить
зависимость
,
для чего в осях
и
указать координаты всех абсолютных
погрешностей, полученных путем
многократных измерений.
Если
зависимость
будет иметь вид, представленный на
рисунке 2.2, то вольтметр обладает
аддитивной абсолютной погрешностью, и
его класс точности рассчитывается по
формуле
,
где
- максимальная относительная приведенная
погрешность, %;
-
максимальное значение абсолютной
погрешности, В;
-
нормирующее значение измеряемой
величины, в качестве которого берется,
как правило, верхний предел соответствующего
диапазона измерений, В.
Если
зависимость
будет иметь вид, представленный на
рисунке 2.3, то вольтметр обладает
мультипликативной абсолютной погрешностью,
и его класс точности рассчитывается по
формуле
,
где
- максимальная относительная погрешность,
%.
Рисунок 2.2 Рисунок 2.3
Для
построения статической характеристики
вольтметра
,
где
-
угол отклонения указателя, необходимо
воспользоваться результатами измерений
из таблицы 2.1.
Чувствительность
вольтметра определяется по формуле
,
где
- приращение угла отклонения указателя,
град.;
-
приращение напряжения, вызвавшего
приращение
,
В;
Кривая чувствительности строится по статической характеристике графоаналитическим методом.
Вариация показаний вольтметра на поверяемой отметке шкалы определяется как абсолютное значение разности показаний образцового вольтметра при одном и том же показании поверяемого вольтметра, полученном при ходе "вверх" и ходе "вниз".
Для определения остаточного отклонения указателя от нулевой отметки шкалы необходимо отметить положение указателя поверяемого вольтметра после плавного уменьшения значения измеряемого напряжения от конечной отметки шкалы до нуля.