8363_НерсисянАС_ЛР-1

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационно-измерительных систем и технологий

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Метрология»

Тема: Исследование основных метрологических характеристик электромеханических измерительных приборов

Студент гр. 8363		Нерсисян А.С.
Преподаватель		Акользин А.И.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы.

Ознакомление с методикой поверки аналоговых электромеханических приборов и определение их основных метрологических характеристик.

Задание

1. Ознакомиться с имеющейся на рабочем месте аппаратурой и получить от преподавателя конкретное задание для выполнения лабораторной работы.

2. Определить основную погрешность комбинированного измерительного прибора (тестера) в следующих режиме работы вольтметра постоянного тока;

3. Для каждого из поверяемых режимов построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей прибора от показаний поверяемого прибора.

5. На основе анализа полученных данных сделать вывод о соответствии поверяемого прибора его классу точности.

Основные теоретические положения.

Поверкой называют определение погрешностей средства измерений и установление его пригодности к применению. Погрешности определяют по результатам конечного числа экспериментов при сравнении показаний поверяемого прибора и образцового средства измерений. При этом отношение пределов допускаемых абсолютных основных погрешностей образцовых средств измерений и поверяемых приборов для каждой поверяемой отметки шкалы должно быть не более 1:5 (в ряде случаев допускается 1:3).

В основе поверки методом сличения лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым прибором и образцовым средством измерений и сравнение результатов измерений. Перед началом поверки необходимо:

а) установить поверяемый прибор в нормальное для него положение в соответствии с условным обозначением на шкале прибора,

б) корректором установить указатель прибора на начальную отметку шкалы.

Для поверки вольтметра нужно собрать поверочную схему (рис. 1.1), где V и V_о – поверяемый и образцовый вольтметры; R₂ и R₃ – регулировочные переменные резисторы; R₁ – токоограничивающий резистор.

Поверка проводится для 5…10 точек шкалы прибора, равномерно распределенных по диапазону измерений. При определении основной погрешности указатель поверяемого прибора последовательно устанавливают на поверяемые отметки X-шкалы сначала при плавном увеличении измеряемой величины, а затем – на те же отметки при плавном уменьшении измеряемой величины. Для всех поверяемых отметок по образцовому средству измерений определяют действительные значения x_{о ув} и x_{о ум} измеряемой величины. Абсолютную погрешность при увеличении и уменьшении показания определяют по формулам: Δx_ув= х – х_{о ув}; Δх_ум= х– х_{о ум}, где х– показание поверяемого прибора; х_oув – показание образцового средства измерений при увеличении показаний; х_{o ум} – показание образцового средства измерений при уменьшении показаний. Относительная погрешность (в процентах):

δ = 100Δх/х,

приведенная погрешность (в процентах)

γ= 100Δх/х_N,

где х_N – нормирующее значение поверяемого прибора на выбранном диапазоне измерений. Относительную и приведенную погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности. При этом знак погрешности во всех случаях учитывается и зависит от соотношения х и х_о.

Вариацию показаний прибора на поверяемой отметке шкалы определяют как абсолютное значение разности действительных значений измеряемой величины при одном и том же показании прибора, полученном при плавном подходе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений. Вариация может определяться также в процентах от нормирующего значения х_N

H = 100|х_оув – х_оум|/ х_N.

Оценивается степень соответствия полученных результатов расчетов и экспериментов с теоретическими данными.

Спецификация средств измерений

Таблица 1

Наименование СИ	Диапазон измерений, постоянные СИ	Характеристики точности СИ, классы точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа (выхода)
Милливольтметр YX-360TR	300 мкВ…100 В всего 12 пределов	2.5 %	15 Гц … 200 кГц	Rвх = 1 МОм Свх = 50 пФ

Лабораторная работа 1

ПРОТОКОЛ

Показания поверяе­мого прибора, х	Показания образцового средства измерения		Погрешность
			абсолютная			относительная , %		приведённая , %		вариация Н, %
	при увеличении хо ув	при уменьшении хо ум		при увеличении хув	при уменьшении хум
2	1,98	2,04		0,02	0,04		2,00%		0,40%		0,20%
4	3,97	4,14		0,03	0,14		3,50%		1,40%		1,10%
6	6,14	6,24		0,14	0,24		4,00%		2,40%		1,00%
8	8,00	8,11		0	0,11		1,37%		1,10%		1,10%
10	9,98	10,06		0,02	0,06		0,60%		0,60%		0,40%

f, Гц	f1=20	30	40	50	1 кГц	5 кГц	10 кГц	15 кГц	20 кГц	30 кГц	40 кГц
U, B	6	6	6	6	6	5,8	5,6	5,4	5	4,6	4,2
K(f)	1	1	1	1	1	0.96	0.93	0.9	0.83	0.76	0.7

Обработка результатов эксперимента

1. Определение основных погрешностей комбинированного измерительного прибора в режиме вольтметра постоянного тока:

Пример вычислений для U_обр=2 В:

ΔU_ув =|2.0-1.98|=0,02 В

ΔU_ум =|2.0-2.04|=0,04 В

δ=0.04/2∙100%=2.00%

γ=0,04/10∙100%=0.40%

H=|0.02-0,04|/10∙100%=0,20%

Класс точности поверяемого прибора 2.5, что означает, что его приведенная погрешность не должна превышать 2.5% (по модулю), то есть должно выполнятся следующее: . Максимальная приведенная погрешность при наших измерениях получилась 2.4%. Но максимальная относительная погрешность поверяемого прибора 4%. Таким образом, получается, что поверяемый прибор не соответствует своему классу точности.

График 1. Зависимость погрешностей от показания образцового вольтметра

2. Определение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вольтметра переменного тока:

Пример вычислений для f₁=20 Гц:

U(f)=6

K(f) = U(f) / U(f = 50 Гц) = 6/6=1

f, Гц	20	30	40	50	1000	5000	10000	15000	20000	30000	40000
ln(f)	2,995732274	3,4012	3,68888	3,91202	6,9077553	8,5171932	9,21034037	9,61581	9,90349	10,309	10,5966
U, B	6	6	6	6	6	5,8	5,6	5,4	5	4,6	4,2
K(f)	1	1	1	1	1	0.96	0.93	0.9	0.83	0.76	0.7

График 2. График АЧХ

Верхняя/нижняя границы частотного диапазона

При уменьшении значения частоты за нижнюю границу наблюдались колебания указателя вольтметра. Нижняя граница равна 20 Гц.

Верхняя граница, когда спад АЧХ достигает 10%. Т.е. 15 кГц.

Вывод

Класс точности поверяемого прибора 2.5, что означает, что его приведенная погрешность не должна превышать 2.5% (по модулю), то есть должно выполнятся следующее: . Максимальная приведенная погрешность при наших измерениях получилась 2.4%. Но максимальная относительная погрешность поверяемого прибора 4%. Таким образом, получается, что поверяемый прибор не соответствует своему классу точности.

Нижняя граница частотного диапазона 20 Гц. Верхняя граница – 15 кГц.