Метрология, стандартизация и сертификация. Практикум для СПО
.pdf
.
Для электроизмерительных приборов обычно выбирается первое соотношение. Так как вольтметр-калибратор В1-18 отличается высо-
кой точностью, это соотношение при поверке стрелочных приборов всегда выполняется.
Внимание! За 30 мин до проведения экспериментальных исследо-
ваний включить в сеть регулируемый источник напряжения и вольт-
метр-калибратор для прогрева под напряжением и автокалибровки В1-18/1.
Порядок выполнения работы
1. Исследование погрешностей регулируемого источника напря-
жения.
1.1. Ознакомьтесь с принципом действия вольтметра-калибратора В1-18/1, его функциональными возможностями и основными органа-
ми управления.
1.2. Соедините источник напряжения и вольтметр-калибратор по схеме, представленной на рис. 5.1, предварительно прогрев приборы под напряжением в течение 30 мин. Перед соединением приборы вы-
ключить.
1.3. Включить прибор В1-18/1 в режиме вольтметра, для чего тумблер «сеть» перевести в положение «1» и нажать кнопку «V» па-
нели «род работы»; при этом должна светиться кнопка «V» и кнопка
«*» – автоматического выбора предела измерения.
51
1.4.С помощью цифрового барабанного задатчика установите выходное напряжение источника питания, равное 5 В, и с помощью тумблера включите его в сеть.
1.5.Занесите результат измерения выходного напряжения источ- ника питания в табл. 5.1 с точностью до третьего знака после запятой.
1.6.Установите с помощью цифрового задатчика следующие зна- чения выходного напряжения источника питания: 5; 10; 15; 20; 25;
30В. После установки напряжения измеряйте его вольтметром В1-18/1 с точностью до третьего знака после запятой (с точностью до 1 мВ), а результат измерения занесите в табл. 5.1.
1.7.Определите абсолютную ∆, относительную δ и приведенную γ погрешности задания напряжения в каждой контрольной точке по формуле
∆= Uз – Uиз,
где Uз – напряжение, заданное цифровым задатчиком источника пи- тания;
Uиз – измеренное образцовым прибором напряжение.
δ = |
|
|
|
*100 %; |
|
|
|
||
UuЗ |
|
|||
γ = |
|
|
*100 %. |
|
|
||||
|
U З |
|||
Здесь Uз макс – максимальное |
напряжение источника питания |
|||
(Uз макс = 30 В).
52
Результаты вычисления погрешностей занесите в табл. 5.1.
1.8. Постройте график распределения абсолютной погрешности задания выходного напряжения источника питания по всему диапазо- ну и определите характер изменения этой погрешности.
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.1 |
|
|
|
|
|
|
|
Uз, В |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
Uиз, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ , % |
|
|
|
|
|
|
γ , % |
|
|
|
|
|
|
Возможные варианты:
1)погрешность аддитивная;
2)погрешность мультипликативная;
3)погрешность содержит аддитивную и мультипликативную со- ставляющие;
4)погрешность нелинейная.
1.9. В зависимости от характера распределения абсолютной по- грешности по всему диапазону выходного напряжения источника пи- тания выберите способ нормирования погрешности и определите класс точности источника питания.
2. Поверка вольтметра.
2.1. Соедините вольтметр – калибратор В1-18/1 и поверяемый вольтметр по схеме, представленной на рис. 5.2. Обратите внимание на наличие перемычек между клеммами «Т» и «П», необходимых для работы прибора в режиме калибратора.
53
2.2. Выберите на шкале поверяемого вольтметра 5-10 контрольных точек, равномерно отстоящих друг от друга, и занесите напряжения, со- ответствующие этим контрольным точкам, в табл. 5.2. Максимальное напряжение Uп поверяемого вольтметра не должно превосходить 10 В.
Таблица 5.2
Uп, В
Uк, В
∆, В
δ, %
γ, %
2.3. По классу точности поверяемого вольтметра определите еди- ницу младшего разряда (шаг дискретизации) выходного напряжения калибратора, необходимую для точной установки стрелки поверяемо- го вольтметра на деление шкалы в контрольной точке.
Пример 1. Милливольтметр, с пределом измерения 0–3000 мВ, имеет класс точности 0,2. Определим абсолютную погрешность прибора.
γ = U макс ·100 % = 0,2 %.
Отсюда |
= |
γ*U макс |
. |
= |
0,2% * 3000мВ |
=±6 мВ. |
|
|
|||||
|
100% |
|
100% |
|
||
Следовательно, единица младшего разряда выходного напряже- ния калибратора должна иметь значение Uо = 1 мВ = 0,001 В.
54
При окончательной установке стрелки поверяемого прибора на деление шкалы в контрольной точке необходимо двигаться шагами в
0,001 В.
Пример 2. Вольтметр с пределом измерения 10 В имеет класс точности 1,5. Определяем абсолютную погрешность прибора:
= γ*U макс = 1,5% *10В =±0,15 В. 100% 100%
Единица младшего разряда выходного напряжения калибратора выбирается значением Uо = 0,01 В.
2.4. Включите прибор В1-18/1 в сеть. Нажмите кнопку «ИКН» на поле «род работы». В режиме «ИКН» прибор становится источником образцового напряжения. Изменением выходного напряжения калиб- ратора необходимо последовательно устанавливать стрелку поверяе- мого вольтметра точно на деление шкалы каждой контрольной точки.
Выходные напряжения калибратора Uк, соответствующие напря- жениям Uп контрольных точек поверяемого вольтметра, заносятся в табл. 5.2.
Установка выходного напряжения калибратора производится следующим образом:
1)нажмите кнопку «·· ►» на поле «редактирование», при этом кнопка будет подсвечиваться;
2)нажатием одной из кнопок наборного поля с цифрами 0–9, выберите старший разряд устанавливаемого выходного напряжения. Выбранный разряд выделяется на индикаторе более интенсивном свечением (маркером), при этом подсвет кнопки «·· ►» выключается;
55
3)нажатием одной из кнопок наборного поля 0–9, введите в выде- ленный маркером разряд необходимую цифру, задающую напряжение этого разряда. При этом маркер сдвигается вправо, указывая следующий разряд, в который будет вводиться цифра напряжения этого разряда.
При необходимости маркер можно сдвинуть влево или вправо кнопками «←» и «·· ►», чтобы исправить неверно занесенную цифру.
Последовательно заполняются все разряды выходного напряже- ния калибратора до установки маркера на младший разряд, опреде- ленный по классу точности поверяемого прибора согласно п. 2.3.
Набранное на индикаторе напряжение должно быть меньше зна- чения напряжения контрольной точки поверяемого вольтметра. Точ- ная установка стрелки поверяемого вольтметра на деление шкалы контрольной точки должна проводиться изменением напряжения младшего разряда;
4)нажмите кнопку «×», при этом набранное на индикаторе зна- чение напряжения подается на выходные клеммы прибора, а подсвет- ка этой кнопки отключается. Следите за перемещением стрелки пове- ряемого вольтметра. Стрелка должна находиться около деления шка- лы контрольной точки;
5)после подвода стрелки поверяемого прибора к делению шкалы одной из контрольных точек более точная установка стрелки на это деление производится увеличением или уменьшением выходного на- пряжения калибратора только в одном младшем разряде.
Для этого кнопками «·· ►» или «←» установите маркер на младший разряд, если ранее он не был установлен, и нажмите кнопку «фикс» на поле «редактирование»; при этом кнопка должна подсвечиваться.
56
Теперь при нажатии кнопок 0–9 наборного поля напряжение бу- дет изменяться только в одном младшем разряде, что позволяет наи- более точно установить стрелку поверяемого прибора.
После установки стрелки поверяемого прибора точно на деление шкалы контрольной точки набранное на индикаторе калибратора на- пряжение Uк занесите в табл. 5.2;
6) для сброса установленного напряжения нажмите кнопку «ИКН», при этом подсвечивается кнопка «×», что означает отключе- ние выходных клемм калибратора. Для вывода нового установленно- го напряжения эту кнопку необходимо нажать.
2.5.Определите абсолютную ∆, относительную δ и приведенную
γпогрешности поверяемого вольтметра в каждой контрольной точке по формуле
∆ = Uп – Uк,
где UП – напряжение контрольной точки поверяемого вольтметра; UК – выходное напряжение вольтметра.
δ = |
|
100% ; γ = |
|
100% . |
|
|
|||
|
U П |
U ПMAX |
||
Результаты вычисления погрешностей занесите в табл. 5.2.
2.6. Постройте график распределения абсолютной погрешности поверяемого вольтметра по диапазону измерения и определите харак- тер изменения этой погрешности аналогично п. 1.8.
57
2.7. В зависимости от характера распределения абсолютной по-
грешности по диапазону измерения поверяемого вольтметра выбери-
те способ нормирования погрешности и определите класс точности этого вольтметра. Сравните значение класса точности со значением,
указанным на шкале прибора.
В средней части шкалы определите вариацию поверяемого вольт-
метра, для чего подводите стрелку вольтметра к контрольной точке вначале от меньшего напряжения, а затем от большего напряжения.
Вариация определяется по формуле
b = M − Б ,
где М – погрешность вольтметра при подходе стрелки поверяемого вольтметра к контрольной точке от меньшего значения:
М = U ПМ − U К ;
Б – погрешность вольтметра при подходе стрелки поверяемого вольтметра к контрольной точке от большего значения:
Б =U ПБ −U К .
58
Содержание отчета
Отчет должен содержать следующие материалы.
1.Цель работы и основные сведения о принципе действия и функциональных возможностях вольтметра-калибратора.
2.Схема лабораторной установки для исследования погрешно- стей источника питания.
3.Результаты эксперимента (см. табл. 5.1). График распределе- ния абсолютной погрешности источника питания по диапазону вы- ходного напряжения.
4.Расчет и значения класса точности источника питания.
5.Схема лабораторной установки для поверки вольтметра.
6.Результаты эксперимента (см. табл. 5.2). График распределе- ния абсолютной погрешности вольтметра по диапазону измерения.
7.Расчет и значения класса точности вольтметра.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Поясните принцип действия и назначение вольтметра-калибратора.
2.Назовите основные функциональные возможности вольтметра-калибратора.
3.Как устанавливается класс точности прибора с аддитивной погрешно-
стью?
4.Как устанавливается класс точности прибора с мультипликативной по- грешностью?
5.В каких случаях погрешность прибора нормируется двучленной формулой?
6.Каким образом класс точности прибора обозначается на его шкале?
7.Поясните выбранный способ нормирования погрешностей источника питания и вольтметра по результатам эксперимента.
59
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Анцыферов, С.С. Общая теория измерений: учеб. пособие / С.С. Анцы- феров, Б.И. Голубь; под ред. Н.Н. Евтихиева. – М.: Горячая линия – Телеком,
2007. – 176 с.
2.Рогов, В.А. Методика и практика технических экспериментов: учеб. посо- бие для студ. вузов / В.А. Рогов, Г.Г. Поздняк. – М.: Академия, 2005. – 288 с.
3.Метрология и радиоизмерения: учебник для вузов / В.И. Нефедов, В.И. Хахин, В.К. Битюков и др.; под ред. проф. В.И. Нефедова. – М.: Высшая школа, 2003. – 526 с.
4.Сергеев, А.Г. Метрология: учеб. пособие для вузов / А.Г. Сергеев,
В.В. Крохин. – М.: Логос, 2002. – 408 с.
60