Метрология_ЛР3(8)_Обработка

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационно-измерительных систем и технологий

отчет

по лабораторной работе №8

по дисциплине «Метрология»

Тема: Измерение параметров электрических цепей

Студенты гр. 1585		Левшин С.Ю.
		Хватов А.В.
Преподаватель		Царёва А.В.

Санкт-Петербург

2023

Цель работы: изучение средств и методов измерения параметров электрических цепей; оценка результатов и погрешностей измерений.

Основные теоретические положения

Результаты измерений нужно представить в виде

(1)

где – сопротивление измеряемого резистора, определяемое по шкале прибора; R – абсолютная погрешность измерения сопротивления.

Рассмотрим принцип оценки погрешностей для ряда омметров, имеющих неравномерную шкалу с диапазонами показаний 0∞, ∞0. В таких приборах за нормирующее значение L_N принимают геометрическую длину шкалы, выраженную в делениях любой равномерной шкалы, имеющейся у данного прибора. В таких приборах класс точности имеет особое обозначение, например, . Численное значение класса точности при таком его представлении означает максимальную допустимую приведенную погрешность омметра, в данном случае определяемую как отношение максимально допустимой абсолютной погрешности прибора, выраженной в делениях, к длине L_N шкалы омметра в тех же делениях. Отсюда следует двухступенчатая процедура оценки погрешности результата измерений сопротивления омметрами по его классу точности. Сначала определяют предельную абсолютную погрешность прибора, выраженную в делениях любой равномерной шкалы:

(2)

где L_N – нормирующее значение равномерной шкалы, выраженное в делениях шкалы; k – класс точности прибора. Для того чтобы определить погрешность в единицах измерения сопротивления, необходимо подключить магазин сопротивлений к вольтметру и установить полученное значение сопротивления резистора на магазине сопротивлений. Далее с помощью магазина сопротивлений, изменяя значения сопротивления магазина, отложить по равномерной шкале вправо, а затем влево предельную абсолютную погрешность ∆L, рассчитанную по (2), фиксируя при этом получаемые значения магазина сопротивлений. Определив разность между показаниями магазина сопротивлений и номинальным значением, полученным с помощью вольтметра, результат измерения следует записать в виде .

Спецификация средств измерений, применяемых при эксперименте

Наименование средства измерений	Диапазоны измерений, постоянные СИ	Характеристики точности СИ, классы точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа (выхода)
Вольтметр универсальный В7-26	10 Ом – 1000 МОм	от длины шкалы	-
Вольтметр универсальный цифровой GDM–8135	200 Ом – 2000 кОм 20 МОм	+ 1 ед. мл. разряда + 1 ед. мл. разряда	-
Измеритель иммитанса Е7–21	Режим омметра
	1 мОм – 20 МОм	-	100 Гц – 1 кГц	-
	Режим измерения ёмкости
	0,1 пФ – 20 мФ	-	1 кГц	-
	Режим измерения
	по	-	1 кГц	-
	Режим измерения индуктивности
	0,1 мкГн – 16 кГн	-	1 кГц	-
	Режим измерения
	по	-	1 кГц	-
	Режим измерения добротности
		-	1 кГц	-

Обработка результатов

1. Измерение сопротивления резисторов

1.1. Измеритель импеданса

Расчёт погрешности:

Для

, где – конечное значение установленного диапазона измерений; R – измеренное значение сопротивления.

%

%

Для

, где – начальное значение установленного диапазона измерений; R – измеренное значение сопротивления

%

Результаты измерений:

1.2. Универсальный электронный вольтметр

Абсолютная погрешность результата измерений оценивается по приближённой формуле , где – показания прибора;  – длина любой равномерной шкалы данного прибора, выраженная в делениях шкалы; – длина участка этой же шкалы от нулевой отметки до положения указателя при изменении сопротивления, выраженная в тех же делениях шкалы; кл.точн. – класс точности прибора в режиме омметра.

и класс точности – величины постоянные для всех трёх измерений, поэтому примем и вычислим этот коэффициент:

.

Теперь .

Результаты измерений:

1.3. Универсальный цифровой вольтметр

Расчёт погрешности:

Результаты измерений:

2. Измерение ёмкости и тангенса угла потерь конденсатора

2.1. Последовательная схема замещения

Расчёт погрешности:

, где – начальное значение установленного диапазона измерений; C – измеренное значение ёмкости.

Результаты измерений:

2.2. Параллельная схема замещения

Т.к. значения , , , при последовательной и параллельной схемах замещения совпадают, а расчёты погрешностей проводятся по тем же формулам, то результаты измерений будут совпадать с итогом п.2.1.

3. Измерение индуктивности и добротности катушки

3.1. Последовательная схема замещения

Расчёт погрешности:

, где – конечное значение установленного диапазона измерений; L – измеренное значение индуктивности.

Результаты измерений:

3.2. Параллельная схема замещения

Расчёт погрешности:

, где – конечное значение установленного диапазона измерений; L – измеренное значение индуктивности.

Результаты измерений:

Вывод: в результате проведения лабораторной работы было установлено, что измерение сопротивления измерителем импеданса является наиболее точным, в то время как измерение при помощи универсального электронного вольтметра дало самый неточный результат. При измерении ёмкости и тангенса угла потерь конденсатора было обнаружено, что измеряемые значения не меняются при переключении с последовательной схемы замещения на параллельную. В случае индуктивности, её значение менялось при смене схемы, в отличие от значения добротности.