Метрология, стандартизация и сертификация. Лабораторный практикум

относительная погрешность измерения равна сумме предельных инстру- ментальных относительных погрешностей измерения напряжения и тока,

т. е. δr = δu + δi.

Предельная инструментальная относительная погрешность изме- рения (приборами лабораторной установки) напряжения или тока δv,i = k(Uk, Ik / Ux, Ix), где Uk, Ik – применённые пределы измерения вольтметра и амперметра соответственно, k = 0,5 – класс точности встроенных приборов.

1.4. Метод замещения – метод измерения, при котором объект изме- рения и известная величина поочерёдно измеряются одним и тем же средством. Результат измерения рассчитывается по паре измеренных значений. Метод позволяет существенно повысить точность измерений при линейной характеристике преобразования измерительного средства.

Измерение сопротивления методом замещения может быть вы- полнено по схемам, приведённым на рис. 3.3, а, б.

В качестве образцовых сопротивлений в лабораторной работе ис- пользуются резисторы из набора элементов RN2, RN3, имеющие раз- брос в 0,5 %. Можно использовать и внешние образцовые резисторы, имеющие класс точности 0,01 %.

31

где δN – относительная погрешность значения образцового сопротив- ления (в процентах), δia = KIk/Iv (%) – относительная погрешность из- мерения тока в образцовом сопротивлении, k – класс точности прибо- ра (если класс точности представлен в виде дроби c/d, то вместо k подставлять d);

для схемы б:

где δiu – относительная погрешность измерения напряжения на образцо- вом сопротивлении (в процентах) – определяется аналогично величине δia.

При известной статической характеристике преобразования, в ча- стности, при использовании бытовых мультиметров, предел относи- тельной погрешности результата можно оценить по формуле

погрешность квантования, Y – символ, обозначающий ток или на- пряжение.

1.5. Определение вольтамперной характеристики диода (прямой ветви и начального участка обратной) можно выполнять по одной из схем, изображённых на рис. 3.4, а, б. При снятии вольтамперной ха- рактеристики следует начинать с малых значений напряжения V/I, поскольку полупроводниковый переход обладает сильно выраженной нелинейностью.

33

При оценке погрешностей результатов измерений учесть реко- мендации, изложенные в пп. 1.3 и 1.4.

Рис. 3.4. Определение вольт-амперной характеристики

2. Измерение параметров реактивных элементов:

2.1.Измерение ёмкости и тангенса угла потерь производить с по- мощью универсального моста. Перед измерением мост необходимо под- готовить к работе в соответствии с инструкцией по его применению.

Особенность измерения указанных параметров мостами переменно- го тока состоит в том, что уравновешивание осуществляется управлени- ем двумя параметрами моста. Поочерёдно переходя от регулировки од- ного параметра к регулировке другого, добиваются минимума показаний нуль-индикатора. Отсчёт показаний по шкалам моста производят при уравновешенном мосте, т. е. при таком положении ручки «Чувствитель- ность», когда малое изменение любого из параметров приводит к откло- нению указателя нуль-индикатора в сторону больших показаний.

2.2.Процесс измерения индуктивности катушек индуктивности, их добротности, взаимной индуктивности трансформатора с помо- щью универсального моста схож с измерением величин пункта 2.1.

34

Измерение взаимной индуктивности М трансформатора способом согласного и встречного включения двух обмоток (начало каждой обмотки помечено звёздочкой). В этом случае измеряется индуктив- ность согласно включённых обмоток Lс и индуктивность встречно включённых обмоток Lв. Взаимная индуктивность

М = (Lc – Lb)/4.

Абсолютная погрешность измерений взаимной индуктивности

∆M = (∆Lc+∆Lb )/4,

где ∆Lc и ∆Lb – абсолютные погрешности измерения Lc+Lb. Определение погрешностей измерений по пунктам 2.1 и 2.2 про-

изводить в соответствии с рекомендациями нормативно-технической документации применённого средства измерения.

Описание лабораторной установки

1.ПП – потенциометр постоянного тока ПП-63.

2.Мост постоянного тока МО-62.

3.Мост переменного тока.

4.Цифровой мультиметр АППА или аналогичный.

5.Набор измеряемых элементов.

6.Источник регулируемого напряжения ВУЛ.

7.Добавочное сопротивление 1 кОм.

8.Калиброванные проводники к мосту МО-62.

35

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Чем различаются измерительные схемы мостов и потенциометров по- стоянного и переменного токов?

2.Как, используя метод замещения, повысить точность измерения мостами

ипотенциометрами?

3.В чем состоит различие нулевого метода и метода замещения?

4.От каких параметров зависит чувствительность моста?

5.Как экспериментально определить чувствительность моста и потенциометра?

6.Какие приборы можно использовать для измерения комплексных пе- ременных?

7.Можно ли, измеряя сопротивление, найти место короткого замыкания в кабеле?

8.Для измерения каких неэлектрических величин применяются мосты и потенциометры?

9.Зависит ли точность измерения сопротивления RX с помощью потенцио- метра от соотношения RX и значения образцового сопротивления R0?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Основы метрологии и электрические измерения / Под ред. Е.М. Души-

на. – Л.: Энергия, 1987. – С. 424-425.

2.Электрические измерения / Под ред. В.М. Малиновского. – М.: Энерго- атомиздат, 1985.

36

Лабораторная работа № 4

ПОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ДАВЛЕНИЯ

Цель работы – изучение организации и проведение поверки средств измерений.

В работе производятся измерения давления воздуха с помощью образцового манометра и поверяемого измерительного преобразовате- ля давления МП. Используя результаты измерений, выполненных по соот- ветствующей методике, оценивают различные нормируемые составляю- щие погрешности измерительных преобразователейдавления.

Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки входят следующие приборы:

1)образцовый манометр и исследуемый измерительный преобра- зователь давления МП, установленные на общей пневмосистеме;

2)ручной насос для создания давления в пневмосистеме – 1;

3)источник переменного напряжения 36 В, 50 Гц (ЛАТР) для пи- тания измерительного преобразователя – 1;

4)цифровой вольтметр постоянного напряжения – 1.

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с описанием лабораторной работы и с техниче- ской документацией преобразователя давления МП.

2.Собрать лабораторную установку, для чего клеммы «36 В» лабо- раторной установки соединить с выходными клеммами лабораторного

37

автотрансформатора, а к клеммам «выход» подсоединить входной ка- бель цифрового вольтметра. Не включая лабораторный автотрансформа- тор в сеть, повернуть его движок против часовой стрелки до упора.

3.Подготовить лабораторную установку к работе. С этой целью вклю- чить цифровой вольтметр и лабораторный автотрансформатор в сеть.

Установить диапазон измерения цифрового вольтметра 10 В, а вы- ходное напряжение лабораторного автотрансформатора 36 В. Измерения проводить не менее чем через 10 мин после включения прибора.

4.Проверить и при необходимости провести подстройку нулевого положения стрелки образцового манометра. Для этого при отсутствии избыточного давления в пневмосистеме с помощью корректора, рас- положенного в верхней части манометра, установить стрелку на ну- левое деление шкалы.

5.Выполнить внешний осмотр поверяемого преобразователя дав- ления. Поверяемый преобразователь не должен иметь повреждений, препятствующих его применению.

6.Провести опробование измерительного преобразователя давле- ния. При опробовании проверяют работоспособность преобразовате- ля и функционирование корректора нуля. Работоспособность преоб- разователя проверяют, изменяя измеряемое давление от нуля до верхнего предельного значения, при этом должно наблюдаться изме- нение выходного сигнала, близкое к норме.

Записать значения подаваемых давлений и соответствующие им значения выходного сигнала. Функционирование корректора нуля проверяют, задав одно (любое) значение измеряемого давления. По- ворот корректора нуля должен приводить к соответствующему изме- нению выходного сигнала.

38

7. Произвести подстройку измерительного преобразователя.

7.1.При отсутствии давления в пневмосистеме с помощью кор- ректора нуля по показаниям цифрового вольтметра установить вы- ходное напряжение преобразователя, равное пулю.

7.2.Плавно повышая давление в пневмосистеме с помощью насо- са, установить давление (по показаниям образцового манометра), со- ответствующее верхнему пределу измерений преобразователя (в дан- ном случае 0,1 МПа).

С помощью корректора чувствительности преобразователя по по- казаниям цифрового вольтметра установить выходное напряжение, равное 10 В. Открыв нижний вентиль, плавно снизить давление в пневмосистеме до нуля.

8. Снимите функцию преобразования Uвых = f (р) измерительного преобразователя вначале при плавном возрастании, а затем при плавном убывании давления в пневмосистеме, фиксируя выходное напряжение преобразователя при давлениях, равных 0; 25; 50; 75 и 100 % верхнего предела измерений. Перед снятием данных при плавном снижении дав- ления выдержите максимальное давление в пневмосистеме в течение 5 мин. Повторите снятие характеристики п = 5 раз. Полученные данные

39

9. Выполните расчеты общей погрешности поверяемого преобра-

зователя и ее составляющих.

9.1.Пусть j = 1, 2,..., N – номер контрольной точки;

i = 1, 2, …, n – номер повторного наблюдения;

– номинальное значение выходного напряжения в j-той кон-

трольной точке;

U +ji – реальное значение выходного напряжения в j-той контроль-

ной точке в i-том наблюдении при возрастании входного напряжения;

U −ji – реальное выходное напряжение в j-той контрольной точке в i-том наблюдении при убывании входного давления;

U H max = KH Pmax – максимальное номинальное выходное напря-

жение.

9.2. Вычислите средние значения выходного напряжения в каж-

дой контрольной точке:

40