Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

m0925 (1)

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
619.79 Кб
Скачать

же величины с таким расчетом, чтобы на прибор воздействовала сумма, равная заранее заданному значению.

Метод противопоставления метод сравнения с мерой, в

котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами.

Кроме того, принято различать контактный и бесконтактный методы измерений.

Контактный метод основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения (определение размеров отверстия штангенциркулем).

При бесконтактном методе измерений чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения (измерение при помощи лазерных приборов).

Выбор того или иного метода измерений определяется назначением их результатов и требованиями к точности. Чем выше должна быть точность результата измерений, тем меньше должна быть погрешность используемого метода измерений.

Лабораторная работа № 1. Инструментальная и методическая составляющие погрешности измерений

1.Цель работы: оценить инструментальную и методическую составляющие погрешности измерения электрического сопротивления R косвенным методом для различных схем измерения.

2.Решаемые задачи:

провести измерения напряжения и силы постоянного тока на участке цепи с активным сопротивлением;

определить значение электрического сопротивления участка цепи;

оценить инструментальную составляющую погрешности результата измерения электрического сопротивления;

оценить методическую составляющую погрешности результата измерения электрического сопротивления.

11

3.Приборы и оборудование: источник питания, стрелочный вольтметр, цифровой вольтметр APPA-205, амперметр, магазин сопротивлений Р33.

4.Порядок выполнения работы.

4.1.Соберите электрическую цепь, как показано на рис. 1.1, а.

4.2.На магазине сопротивлений Р33 установите значение сопротивления R = 40 Ом.

4.3.Измерьте падение напряжения на сопротивлении R стрелочным вольтметром (внутреннее сопротивление вольтметра RV1 определите по обозначениям на средстве измерения в зависимости от установленного диапазона измерений), а затем цифровым вольтметром (внутреннее сопротивление RV2 найдите в руководстве по эксплуатации).

4.4.Ручки регулировки напряжения и тока источника питания установите в следующие положения:

а) потенциометры, регулирующие силу тока I, установите в среднее положение;

б) потенциометры, регулирующие выходное напряжение U, установите в крайнее положение, повернув против часовой стрелки.

а)

б)

Рис. 1.1. Электрические схемы измерения

4.5.Включите тумблер источника питания.

4.6.При помощи потенциометра, регулирующего выходное напряжение U, установите на источнике питания напряжение U = 5 В.

4.7.Снимите показания амперметра и вольтметра, занесите результаты в табл. 1.1.

12

4.8. Соберите электрическую цепь, как показано на рис. 1.1, б. Поочередно проведите измерения стрелочным и цифровым вольтметрами. Показания приборов занесите в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Результаты измерения

 

Схема а

 

 

 

Схема б

 

 

R = 40 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

R = 40 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

U, В

 

 

 

 

U, В

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

R = 50 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

R = 50 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

U, В

 

 

 

 

U, В

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

R = 60 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

R = 60 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

U, В

 

 

 

 

U, В

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

R = 70 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

R = 70 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

U, В

 

 

 

 

U, В

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

R = 80 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

R = 80 Ом

RV =

Ом

RV = 10 МОм

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

RA =

Ом

U, В

 

 

 

 

U, В

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

I, А

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

Rрас

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

δ, %

 

 

 

 

4.9 Последовательно установите на магазине сопротивлений Р33 значения R = 50, 60, 70, 80 Ом, после чего повторите операции, указанные в пунктах 4.3–4.8.

13

4.10.Рассчитайте значение сопротивления R, используя закон Ома с учетом внутренних сопротивлений приборов, входящих в цепь (для схем а и б).

4.11.Оцените инструментальную и методическую составляющие погрешности измерения сопротивления R по двум схемам измерения.

5. Контрольные вопросы.

1. Дайте определение термину «погрешность».

2. Для чего используется нормирующее значение?

3. С какой целью при измерениях используют поправки?

4. Дайте определение термину «субъективная погрешность».

5. Чем обусловлена субъективная и инструментальная погрешно-

сти?

6. В чем различие систематической и случайной погрешности?

7. Какой характер в повторных измерениях имеет стандартная неопределенность по типу А?

8. Раскройте понятие и приведите пример метода сравнения с ме-

рой.

9. Раскройте понятие и приведите пример метода измерения дополнением.

10. Вольтметром класса точности 2,5 и с диапазоном измерений от 0 до 15 В получен результат измерения 11,4 В. Определите абсолютную, относительную и приведенную погрешности.

Лабораторная работа № 2. Инструментальная и методическая погрешности

измерения электрического напряжения

1.Цель работы: определить область применения вольтметров с внутренним сопротивлением R для измерения напряжения в цепи постоянного тока с внутренним сопротивлением r.

2.Решаемые задачи:

провести измерения напряжения и силы тока в электрической цепи;

оценить инструментальную составляющую погрешности результата измерения электрического сопротивления;

14

– оценить методическую составляющую погрешности результата измерения электрического сопротивления.

3.Приборы и оборудование: лабораторный источник постоянного тока, аналоговый вольтметр, аналоговый амперметр, магазин сопротивлений Р33.

4.Порядок выполнения работы.

4.1.Отключите регулируемый источник постоянного тока от переменной сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

4.2.Соберите электрическую цепь из регулируемого источника постоянного тока ε, магазинов сопротивлений R1 и R2, переключателя K, цифрового V1 и аналогового V2 вольтметров в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема электрической цепи для оценки методической погрешности

4.3.Регулятор тока источника ε установите в среднее поло-

жение.

4.4.Регулятор напряжения источника ε установите в положение, соответствующее минимальному напряжению, повернув против часовой стрелки до ограничителя.

4.5.Установите на магазине сопротивлений значение R1 = R2 =

=10 Ом.

4.6.Переключателем K соедините вольтметр V1 с электрической цепью.

4.7.Пригласите преподавателя для проверки собранной цепи.

4.8.Под наблюдением преподавателя подключите источник постоянного тока к переменной сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц и включите напряжение питания источника ε.

4.9.Регулятором напряжения источника ε установите напряжение на выходе источника 10 В.

15

4.10.Показания вольтметра V1 занесите в табл. 2.1.

4.11.Переключателем K соедините вольтметр V2 с электрической цепью.

4.12.Показания вольтметра V2 занесите в табл. 2.1.

4.13.Изменяя значения сопротивления R в соответствии с табл. 2.1, повторите измерения напряжения вольтметрами V1 и V2.

Таблица 2.1

Результаты измерения напряжения в электрической цепи вольтметрами V1 и V2

Напряжение,

 

 

Сопротивление, R = R1 = R2, Ом

 

 

погрешность

10

20

30

40

50

60

70

80

90

U1, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U2, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= U2 U1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.14.Рассчитайте абсолютную погрешность измерения напряжения аналоговым вольтметром, считая результаты измерения цифровым вольтметром опорными значениями.

4.15.Используя класс точности вольтметров и/или руководство по эксплуатации, оцените и зафиксируйте в отчете пределы

допускаемой инструментальной абсолютной погрешности п.доп1

ип.доп2, используя формулы (1), (2), в зависимости от вида по-

грешности, задающей класс точности.

4.16. Постройте график зависимости погрешности от сопротивления R.

4.17.На этом же графике отложите пределы допускаемой инструментальной абсолютной погрешности ±Δп.доп1 и ±Δп.доп2.

4.18.Объясните отличие погрешности от их допускаемых значений, проанализировав и оценив методическую составляющую погрешности, связанную с влиянием внутреннего сопротивления приборов на результат измерения.

4.19.Сделайте вывод о возможности измерения вольтметрами V1 и V2 напряжения в цепи постоянного тока с внутренним сопротивлением RV.

5. Контрольные вопросы.

1. Как классифицируют погрешности по способу выражения?

16

2.Как классифицируют погрешности по характеру проявления в серии повторных измерений?

3.Дайте определение термину «метод измерений».

4.Дайте определение термину «инструментальная погрешность».

5.Вольтметром класса точности 4,0 и диапазоном измерений от 0 до 120 В получен результат измерения 54,5 В. Определите абсолютную, относительную и приведенную погрешности.

6.Чем обусловлена методическая погрешность?

7.Дайте определение термину «точность». Сделайте заключение

отом, какой из вольтметров (аналоговый и цифровой) является более точным и почему.

8.Чем обусловлена субъективная погрешность?

9.Для чего используются относительная и приведенная погреш-

ности?

Лабораторная работа № 3. Инструментальная и методическая погрешности

измерения электрического сопротивления

1.Цель работы: оценить инструментальные погрешности измерения сопротивления двумя средствами измерений и определить поправку для исключения систематической погрешности.

2.Решаемые задачи:

провести измерения двумя приборами сопротивления известного значения, воспроизводимого магазином сопротивления;

оценить инструментальные погрешности измерения сопротивлений;

определить поправку для исключения систематической погрешности обоими приборами;

провести измерения трех сопротивлений прямым методом с введением поправок и методом замещения.

3. Приборы и оборудование: цифровой вольтметр APPA-205,

омметр, мультиметр FLUKE 87, магазин сопротивлений Р33.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Определите класс точности магазина сопротивлений по маркировке на корпусе.

17

4.2. Рассчитайте предел допускаемой относительной погрешности магазина сопротивления для значений RR, приведенных в табл. 3.1, по формуле

 

 

 

R

 

 

 

a b

 

N

1 ,

 

 

 

 

 

 

R

 

R

 

 

п.доп

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

где a/b – класс точности; RN – наибольшее значение магазина сопротивлений; RR – номинальное значение сопротивления.

Таблица 3.1

Результаты оценки погрешности магазина сопротивлений, цифрового вольтметра и мультиметра

Магазин сопротивлений

 

 

APPA-205

 

 

Омметр

 

Ом

 

 

Ом

,Ом

 

Ом

 

Ом

, Ом

 

Ом

,

,%

 

A

 

 

,

О

 

,

R

 

 

 

R

 

R

 

 

 

R

 

R

 

доп

 

,

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

О

 

Rп.

 

 

 

 

 

 

R

 

 

R

ЗначениеR

допускаеПределотносительноймой погрешности δ

допускаеПределабсолютноймой погрешности

допRп.

Результат измеренияR

допускаеПределабсолютноймой погрешности

допAп.

Абсолютнаяпогрешность

=

Результат измеренияR

Абсолютная погрешность

=

A

O

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3. Рассчитайте предел допускаемой абсолютной погрешности магазина сопротивлений

 

 

 

 

R

R

 

 

 

 

 

R

.

 

 

п.доп

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

100 %

 

 

п.доп

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4. Результаты расчетов пределов допускаемых относительной и абсолютной погрешностей занесите в табл. 3.1.

4.5. Определите пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения сопротивления цифровым вольтметром APPA-205,

18

используя руководство по эксплуатации, для значений сопротивлений, приведенных в табл. 3.1. Занесите результаты в табл. 3.1.

4.6.Подключите на крайние клеммы магазина сопротивления соединительные провода.

4.7.Установите на магазине сопротивлений значение 1,0 Ом.

4.8.На цифровом вольтметре APPA-205 включите режим измерения сопротивления Ω.

4.9.Клавишей синего цвета цифрового вольтметра переведите его в режим автоматического выбора диапазона измерения.

4.10.На мультиметре включите режим измерения сопротив-

ления.

4.11.Свободные концы соединительных проводов подключите к цифровому мультиметру APPA-205.

4.12.Определите результат измерения RA и занесите его в

табл. 3.1.

4.13.Отсоедините провода от APPA-205 и подсоедините их к мультиметру.

4.14.На мультиметре установите такой диапазон измерения, чтобы результат измерения имел наибольшее количество значащих цифр.

4.15.Определите результат измерения RО и занесите его в

табл. 3.1.

4.16.Повторите операции по пунктам 4.7–4.15, изменяя значение на магазине сопротивлений в соответствии с табл. 3.1.

4.17.Рассчитайте абсолютную погрешность измерения сопротивления A цифровым мультиметром APPA-205, результат занесите в табл. 3.1.

4.18.Рассчитайте абсолютную погрешность измерения со-

противления

O мультиметром, результат занесите в табл. 3.1.

4.19. Постройте график зависимости погрешностей

A и O

от значения

сопротивления RR (значения обозначать

точками)

(рис. 3.1).

 

 

19

Погрешность Rп.доп, Aп.доп, A, O, Ом

10

8

6

4

2

0

10

20

30

40

50

Значение сопротивления RR, Ом

Рис. 3.1. Зависимость абсолютной погрешности от значения сопротивления

4.20. Приведите на графике пределы допускаемой погрешности магазина сопротивлений ±ΔRп.доп и цифрового вольтметра

APPA-205 ±ΔAп.доп.

4.21.Сделайте вывод и отразите в протоколе сведения о пределах допускаемой погрешности мультиметра и APPA-205.

4.22.Определите и зафиксируйте в выводе значение поправки для исключения систематической погрешности.

5. Контрольные вопросы.

1. В каком случае одной из составляющих погрешности можно пренебречь?

2. Дайте определение термину «грубая погрешность». Как обнаруживают эту погрешность?

3. Влияние каких факторов необходимо учитывать при проведении измерений?

4. Дайте определение термину «неопределенность измерений».

5. Как объединяются неопределенности разных типов в суммарную неопределенность?

6. Раскройте понятие нулевого метода и приведите пример.

7. В чем различие контактного и бесконтактного методов измерений?

20

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]