Метрология 1 лаб

1. Цель работы:

Ознакомление с типовыми вольтметрами постоянного напряжения, овладение методикой измерений постоянных напряжений, приобретение навыков градуировки вольтметров.

2. Описание лабораторной установки:

Градуировка магнитоэлектрического вольтметра. Градуиров­ка выполняется путем сравнения показаний α_х градуируемого воль­тметра (в делениях) с показаниями V_о образцового вольтметра (в вольтах). В качестве образцового вольтметра используется мультиметр измерительной станции MS-9160. Схема градуиров­ки показана на рис. 1. Одновременно с градуировкой производится проверка точности работы встроенного вольтметра источника питания измерительной станции.

Рис. 1. Схема градуировки вольтметра

Измерение сопротивлений вольтметров. Измерение производится косвенным методом по схеме, показанной на рис.2 и рис.3. В работе необходимо измерить сопротивление градуируемого магнитоэлектрического вольтметра. Для измерения сопротивления вольтметра используется образцовый резистор R₀, уже встроенного в лабораторный градуируемый вольтметр. Измерение производится в два этапа. Сначала градуируемый вольтметр подключается непосредственно к клеммам регулируемого источника питания (так же, как и в предыдущем пункте работы, рис.1), а значение напряжения с помощью регулируемого источника устанавливается равным или близким верхнему пределу измерения (50 дел). Это напряжение источника питания U₁. Затем вольтметр подключается к источнику напряжения через образцовый резистор R₀ и измеряется напряжение U₂ на клеммах вольтметра, согласно рис.4. Часть напряжения источника питания (измеренного в первом случае - U₁) падает на сопротивлении R₀, поэтому измеренное напряжение U₂ будет меньше U₁. По полученным результатам измерений U₁ и U₂ с учетом значения R₀ вычисляется сопротивление R_B вольтметра.

Рис. 2. Схема измерения U1	Рис. 3. Схема измерения U2
Рис. 4. Схема включения при измерении U2

Проверка режимов работы основных каскадов электронного блока.

Производится путем измерения постоянных напряжений в различных контрольных точках схемы, выведенных на переднюю панель электронного блока.

3. Перечень используемых приборов:

- Образцовый вольтметр. В качестве образцового вольтметра используется мультиметр измерительной станции MS-9160. Класс точности выбирается 0,5%

- Градуируемый магнитоэлектрический вольтметр. Класс точности 2%.

4. Рабочие формулы:

п.1 Погрешность измерения напряжения встроенного вольтметра источника питания в каждой точке измеряется по формуле

п.2 По полученным результатам измерений U₁ и U₂ с учетом значения R₀ вычисляется сопротивление R_B вольтметра

Погрешности измерения напряжений U₁ и U₂ вычислить по формуле

, %,

где U_п – верхний предел измерения; U_1,2 – показания вольтметра (U₁ или U₂); , % – предел допускаемой погрешности вольтметров (класс точности), указанный на шкале прибора.

Погрешность косвенного измерения сопротивления вольтметра, вычисляется:

п.3 Поправка вычисляется по формуле

.

В отдельных случаях, когда выполняется неравенство

можно пользоваться приближенной формулой

С≈U_изм-U_к.

Исправлен­ный отсчет вычисляется по формуле:

α = α_изм+С

5. Примеры расчетов:

Погрешность измерения напряжения встроенного вольтметра источника питания в каждой точке измеряется по формуле

δU_ип = 100

δU_ип = 4,69

и т.д.

Сопротивление R_B вольтметра вычисляется

R_в = 293 кОм

Погрешности измерений напряжений U₁ и U₂ по формуле, равны:

, %,

δU₁ =2 %

δU₂=3,84 %

Выражение для δ_Rв:

δR_в= 13,15 %

Поправка вычисляется по формуле

.

С = 0,52 дел

С = 3,21 дел

и т.д.

α = α_изм+С

α = 20 + 0,52 = 20,52

и т.д.

6. Результаты измерений и вычислений:

Отсчет по шкале αx, дел.	Показания образцового вольтметра V0, В	Показания вольтметра источника питания Vип, В	Погрешность измерения напряжения δUип, %
0	0,018	0	100
5	1,469	1,4	4,69
10	2,905	2,9	0,172
15	4,35	4,3	1,149
20	5,8	5,8	0
25	7,23	7,2	0,41
30	8,7	8,7	0
35	10,09	10,1	0,099
40	11,44	11,4	0,349
45	12,91	12,9	0,077
50	14,4	14,4	0

Рис. 5 График градуировки.

Тип вольтметра	Класс точности (%)	Показания		R0	Rв	Погрешности
		U1, дел.	U2, дел.			δU1 , %	δU2 , %	δRв , %
Магнитоэлектрический	2,0	50	26	270 кккк	293	2	3,84	13,15

Точки схемы	Показа­ния мультиметра, В	Показания магнитоэлектрического вольтметра
		Отсчеты		Поправка С, дел	Исправлен­ный отсчет α = αизм+С	Напряжение, В
		αизм, дел (без шунта)	αк, дел (с шунтом)
1	5,65	20	19,5	0,52	20,52
2	7,42	22,5	20	3,21	25,71
3	8,15	19	14,5	8,55	27,55
4	5,15	17	16,5	0,53	17,53
5 6	8,86	30	29	1,07	31,07
6	11,57	31	25	9,79	40,79
7	6,55	23	23	0	23
8	3,539	12	12	0	12
9	5,60	18,5	17,5	1,12	19,62
10	6,13	16,5	13	6,07	22,57

7. Вывод:

Ознакомились с типовыми вольтметрами постоянного напряжения. В качестве образцового вольтметра использовали мультиметр измерительной станции MS-9160. Одновременно с градуировкой проводили проверку точности работы встроенного вольтметра источника питания измерительной станции. По полученным результатам был построен график градуировки. А так же вычислили погрешность измерения сопротивления вольтметра, пользуясь методикой вычисления погрешности косвенного измерения.