Министерство высшего и среднего специального образования РФ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра “Вычислительные системы и технологии”
ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, ТОКОВ И СОПРОТИВЛЕНИЙ С ОДНОКРАТНЫМ НАБЛЮДЕНИЕМ
Лабораторная работа №1
по дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация”
Для специальности 220100
Нижний Новгород 2010 год
1.Приборы для измерения напряжения, тока и сопротивления
1.1. Параметры измеряемого напряжения и тока.
Измерение напряжений, токов и сопротивлений наиболее распространенные измерения. В радиоэлектронике особенно часто производится измерение напряжения, так как напряжение лучше всего характеризует режим работы электронной схемы. Кроме того, подключение вольтметра параллельно к измеряемому участку цепи, позволяет производить измерения без разрыва электрической связи. При наличии дополнительной информации об электрической цепи косвенным методом с помощью вольтметра можно измерить силу электрического тока или сопротивление.
Напряжения и токи могут быть постоянными и переменными. При измерении постоянного напряжения прибор будет указывать на его действительное значение. При измерении переменного напряжения в зависимости от применяемого прибора для измерений может быть получена одна из следующих величин:
-амплитудное значение переменного напряжения,
-среднее значение,
-средневыпрямленное значение,
-среднеквадратичное значение (действительное значение).
Мгновенное значение напряжения переменного тока является функцией времени и определяется следующей формулой:
U(t) = Um·sin(ωt+а) (1)
Где:
Um- амплитуда напряжения,
ω- круговая частота,
а- начальная фаза.
Амплитудноезначение напряжения – это наибольшее положительное или наибольшее отрицательное значение напряжения. Если напряжение не симметрично относительно оси Х, то имеется два значения амплитудного напряжения:Um+. Um-
Среднее значениенапряжения определяется по формуле:
Для симметричного синусоидального переменного (гармонического) напряжения это значение будет равно нулю. Поэтому для оценки гармонического переменного напряжения эта характеристика не применяется. Она может быть применена для измерения постоянной составляющей негармонического переменного напряжения.
Средневыпрямленное значениенапряжения определяется по формуле:
Выпрямление может быть однополупериодное и двухполупериодное. При однополупериодном выпрямлении в формулу ( 3 ) надо добавить коэффициент 0,5.
Среднеквадратичное значениенапряжения определяется по формуле:
Действие этого напряжения эквивалентно действию постоянного напряжение с аналогичным значением, поэтому на практике чаще всего используется именно эта характеристика переменного напряжения. Среднеквадратичное значение переменного напряжения называют также действующим значением переменного напряжения или тока.
Амплитудное, средневыпрямленное и среднеквадратичное значения напряжения связаны между собой коэффициентами амплитуды и формы.
Для гармонического напряжения Ка = 1,41, а Кф =1,11. То есть различные значения напряжения для гармонического сигнала связаны соотношениями:
Благодаря данным соотношениям можно использовать приборы с одним типом выпрямителя, а необходимые значения переменного напряжения получать путем специальной градуировки шкалы. Например, используется выпрямитель средне выпрямленного напряжения, а шкала градуируется в единицах средне квадратичного значения путем ввода множителя 1,11. Тогда , например, при подаче переменного напряжения с амплитудой 100 В на выходе выпрямителя получится 63,7 В, но за счет введения коэффициента шкалы, равного 1,11, получим показание прибора равное 70,7 В. То есть получим среднеквадратичное значение. Многие приборы для измерения переменных напряжений и токов строятся по такому принципу. Однако надо иметь в виду, что при измерении напряжений не гармонической формы показания прибора будут неверны. Показание такого прибора можно скорректировать, если известны коэффициенты амплитуды и формы для данной формы переменного напряжения.