1 Лабораторная работа. Измерения электрического сопротивления с помощью модели омметра в LabView

 

Цель работы: изучить схему омметра и метод непосредственного измерения с помощью системы моделирования LabVIEW, рассчитать истинные значения измеренных сопротивлений с учетом класса точности.

 

1.1 Общие сведения

    

На рисунке 1.1 приведена схема подключения аналогового омметра к измеряемому сопротивлению R_x.

Рисунок 1.1 – Схема омметра с измеряемым сопротивлением R_x

 

Например, если регулировочное сопротивление R_g = 2 кОм, а R_Х=0 - режим короткого замыкания (КЗ), то показание вольтметра будет равно

Очевидно, что при увеличении R_X показания вольтметра U будут меньше U_кз.

Поэтому уравнение шкалы омметра имеет вид

 

                               ,                              (1.1)

 

где  – относительное изменение показаний вольтметра;

U_кз = U_N = 1 В – верхний предел шкалы вольтметра (омметра);

R_BX = 3кОм – входное сопротивление омметра.

Из формулы (1.1) следует, что шкала вольтметра обратная (R_X=0, U = U_max; R_X = , U = 0) и неравномерная. При R_X = R_BX = 3 кОм имеем  = U = 0,5, т.е. показание вольтметра будет составлять ровно половину шкалы омметра. Кроме того, точность измерения омметра зависит только от класса точности вольтметра и не зависит от точности напряжения источника питания.

Рисунок 1.2 – Шкала омметра для данной схемы

 

Класс точности - это обобщен­ная метрологическая характеристика, определяемая пределами допус­каемых основной и дополнительных погрешностей, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерения. Класс точности стрелочных приборов обозначается одним числом с, равным максимально допускаемому зна­чению приведенной погрешности

                                                     ,                                              (1.2)

где х_N – верхний предел шкалы прибора.   

Из формулы (1.1) получим

                                                    .                                                (1.3)

Для данного примера U_N = 1B, поэтому

                                                      .                                                (1.4)

Из формулы (1.2) абсолютная погрешность вольтметра равна

                                          .                                                    (1.5)

Предположим, что класс точности вольтметра с = 1%, тогда ∆U = 0,01B. Учитывая неравномерность шкалы, абсолютная погрешность сопротивления ∆R определяется в верхней части шкалы вольтметра, которую приближенно можно считать равномерной.

Тогда по формуле (1.4)

Тогда истинное значение измеряемого сопротивления будет равно

 

1.2 Порядок выполнения работы

 

1) Запустить программу LabVIEW и открыть файл «Косвенный метод.vi».

2) Установить переключатель «Выбор схемы» в положение 2 и появится окно со схемой омметра (см. рисунок 1.3).

     На лицевой панели находятся два вольтметра (верхний рабочий V1), схема омметра, поля для ввода сопротивлений и переключатели.

3) Переключатель «Напряжение Е» установить на 3В, а переключатель «Rg» на 2 кОм, Ro = 1кОм.

Запуск программы осуществляется кнопкой «Running» , находящаяся в нижнем ряду панели инструментов слева, а выключение кнопкой «STOP» внизу слева на лицевой панели модели.

 

 

Рисунок 1.3 – Лицевая панель модели омметра

 

4) После запуска схемы ввести R_x = 600 Ом и снять показания вольтметра 1.

5) Остановить программу кнопкой «STOP», ввести R_x = 1500 Ом. Запустить программу и снять показания вольтметра 1.

1.2.1 Задание.

При классе точности вольтметра δ = 0,5 рассчитать истинные значения измеренных сопротивлений.