Порядок виконання роботи

1) Отримати у викладача взірець для вимірювання густини матеріалу з якого виготовлений даний взірець. Замалювати ескізне креслення взірця з нанесенням буквених позначень розмірів, які необхідно виміряти для обчислення об’єму взірця.

2) За допомогою штангенциркуля чи мікрометра провес-ти багаторазові ( =10...25) вимірювання визначених на кресленні розмірів взірця. Результати вимірювань занести у табл. (див. лаб № 1). Таблиця складається для кожного розміру.

3) За допомогою технічних терезів провести багаторазові ( =10...25) вимірювання маси взірця із занесенням результатів вимірювань у відповідну таблицю (див. лаб № 1).

4) Для серії вимірювань по кожному з розмірів і для серії вимірювань маси взірця обчислити середнє значення (математичне сподівання) і середньоквадратичне відхилення. Провести розрахунки на предмет виявлення промахів у вибірці результатів спостережень згідно методики наведеної у додатку Б.

5) За результатами обчислень п. 4 розрахувати найбільш ймовірнісне (середнє) значення густини взірця .

6) За отриманими даними розрахувати довірчі границі похибки опосередкованого вимірювання під час довірчої ймовірності =0,95.

7) Обчислити довірчі границі відносної похибки вимірювання густини взірця.

8) Кінцевий результат записати згідно п. 8 результат вимірювання округлити до двох значущих цифр після коми, згідно правила наведеного у додатку В.

Запитання до самоконтролю

2.1) Які вимірювання називають непрямими?

2.2) Які бувають типи непрямих вимірювань?

2.3) Яким чином враховується вплив кожного аргументу під час обчислення похибки непрямого вимірювання із незалежними результатами вимірювань аргументів?

2.4) Методика опрацювання результатів непрямого вимірювання з незалежними результатами вимірювань аргументів.

2.5) Яка будова і які правила користування технічними терезами ?

2.6) Яке призначення різноважок під час вимірювання маси за допомогою технічних терезів ?

Лабораторна робота № 3

3 Вивчення методики і засобів повірки електромеханічних амперметрів і вольтметрів

Мета заняття: вивчити принцип дії, конструкцію електромеханічних приладів для вимірювання струму і напруги. Засвоїти методику повірки амперметрів і вольтметрів. Здійснити повірку електромеханічного амперметра і вольтметра.

Прилади і обладнання: електровимірювальні прилади.

Тривалість: 2 год.

Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис засобів вимі-рювання, які застосовуються в роботі

Електромеханічні прилади для вимірювання струму і напруги (амперметри і вольтметри відповідно) в залежності від принципу дії і конструктивного виконання поділяються на прилади таких основних систем: магнітоелектричної, елек-тромагнітної і електродинамічної. Тип системи зображують умовними позначенням на шкалі вимірювального приладу. Кожний з приладів характеризується класом точності – нормованою метрологічною характеристикою, яка визначає границі допустимої основної похибки, вираженої у відсотках. Згідно ГОСТ 8711-78 для амперметрів і вольтметрів встановлюються такі класи точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4; 5, а також допускається встановлювати клас точності 0,3.

Прилади класів точності 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 використовуються, головним чином, для точних лабораторних вимірювань і називаються прецизійними; прилади класів: 1; 1,5; 2,5; 4; 5 мають назву технічних.

Діапазон вимірювань амперметрів і вольтметрів і їх шкали повинні відповідати таким вимогам:

- кінцеві значення діапазонів вимірювання приладів рівні або десятково кратні чи дольні значенням: 1; 1,2; (1,25); 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7,5; 8;

- кінцеві значення діапазонів вимірювання для багатодіапазонних приладів, як правило, не повинні відрізнятись від значень для однодіапазонних приладів. Ця вимога у будь-яко-му випадку повинна бути дотримана хоча б для одного із діапазонів вимірювання;

- ціна поділки рівномірної шкали і мінімальна ціна поділки нерівномірної шкали приладів рівні одно-, двох- або п’яти-кратному значенню одиниці вимірюваної величини або значення, які отримуються під час множення або ділення цих значень на 10 чи 100. Для багатодіапазонних приладів ця вимога повинна дотримуватись хоча би для одного із діапазонів вимірювання [7,8].

Повіркою називається операція порівняння показів досліджуваних засобів вимірювання із взірцем з метою визначення їх похибок або поправок до їх показів. Повірку виконують для встановлення придатності засобів вимірювання до застосування. Розрізняють такі види повірок: первинна (під час виготовленняі засобів вимірювання на виробництві або після їх ремонту, а також для засобів, які поступають в країну по імпорту), періодична (згідно планових міжповірочних інтервалів), позачергова, інспекційна, експертна. Повірка засобів вимірювання здійснюється органами державної метрологічної служби або підприємствами іншої відомчої належності, яким право повірки надано у встановленому державною метрологічною службою порядку. Засоби вимірювання, які застосовуються з навчальною метою, повірці не підлягають.

Під час проведення повірки похибка взірцевого приладу не повинна перевищувати 1/5 границі допустимої основної похибки досліджуваного амперметра чи вольтметра. Допускається застосовувати взірцеві прилади з похибкою, яка не перевищує 1/3 границі допустимої основної похибки досліджуваного приладу, за умови, якщо варіація показів взірцевого приладу не буде перевищувати половини границі його допустимої основної похибки [9].

Методика проведення повірки передбачає визначення:

- основної похибки;

- варіації показів;

- залишкового відхилення вказівника приладу від нульової позначки.

Основну похибку і варіацію показів приладів класів точності 0,05; 0,1; 0,2 визначають на кожній числовій позначці шкали, а для менш точних згідно п’яти рівномірно розподілених за діапазоном вимірювання. Основну допустиму похибку приладу обчислюють за формулою:

, (3.1)

де А – значення вимірюваної величини, визначене згідно показів повірюваного приладу; А_д – дійсне значення вимірюваної величини, визначене згідно показів взірцевого засобу вимірювання; А_н – нормоване значення за яке береться (верхня) границя діапазону вимірювання.

Максимальне значення основної похибки повірюваного приладу не повинна перевищувати його границі допустимої основної похибки, яка визначає клас точності:

. (3.2)

Варіацію показів приладу на повірюваній позначці шкали визначають, як абсолютне значення різниці дійсних значень вимірюваної величини під час одного і того ж показу приладу, отриманого під час плавного підведення вказівника спочатку зі сторони менших, а потім зі сторони більших значень під час незмінної полярності струму (прямий і зворотній хід вимірювання):

, (3.3)

де А_п , А_з – дійсні значення вимірюваної величини, визначені згідно показів взірцевого засобу вимірювання відповідно пі час прямого і зворотного ходів вимірювання; А_н – нормоване значення за яке береться (верхня) границя діапазону вимірювання [10].

Для визначення залишкового відхилення вказівника від нульової позначки необхідно відмітити положення вказівника повірюваного приладу після плавного зменшення значення вимірюваної величини від кінцевої позначки шкали до нуля.

Повірка електровимірювальних приладів може проводитись на постійному або змінному струмі.

Повірку на постійному струмі амперметрів і вольтметрів класів точності 0,1..0,5 здійснюють методом прямих вимірювань під час допомоги калібратора або методом непрямих вимірювань з використанням потенціометричної установки (під час повірки амперметрів), чи шляхом прямих вимірювань з використанням потенціометричної установки (під час повірки вольтметрів). Прилади класів точності 1,0…5,0 повіряють методом безпосереднього злічення за допомогою взірцевих амперметрів (вольтметрів) і установок для повірки, градуювання електровимірювальних приладів згідно схем, викладених у нормативно-технічних документах на взірцеві засоби вимірювань.

За покажчиком класу точності, нанесеним на шкалу вимірювального приладу, визначають абсолютну похибку вимірювання:

. (3.4)

Прилади магнітоелектричної системи складаються з двох основних частин: постійного магніту і котушки, що має вигляд рамки. Принцип дії цих приладів заснований на взаємодії сильного магнітного поля постійного магніту з слабким магнітним полем рамки, по якій проходить вимірюваний струм. Схему струмовимірювача магнітоелектричної системи зображено на рис. 3.1.

Магнітна система вимірювального механізму складається із сильного постійного магніту 4 з висококоерцитивної сталі, магнітопроводу 3, полюсних наконечників 5 і нерухомого осердя 7. Магнітопровід, полюсні наконечники і осердя виготовляються з м’яких магнітних матеріалів. Полюсні наконечники і циліндр дають змогу в малому зазорі між ними дістати однорідне радіальне магнітне поле. Між полюсними наконечниками і осердями розміщується рухома рамка (котушка) 6, що являє собою легенький алюмінієвий каркас прямокутної форми, на який намотано тонкий мідний або алюмінієвий дріт.За рамкою з обох боків скріплені півосі 8. Ця система за-безпечує вільне обертання рамки навколо осердя, а отже і відхилення скріпленою з нею стрілки 1 відносно шкали.

Рисунок 3. 1 – Будова електровимірювального приладу