Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУВПО МГТУ им. А.Н. Косыгина

Методическое пособие

по курсу: Метрология, стандартизация и сертификация

Москва 2009

Содержание

1. Лабораторная работа №1 «Проверка щитовых приборов с

помощью потенциометра………………………………………………………………3

2. Лабораторная работа №2 «Измерение параметров электрических цепей приборами сравнения…………………………………………………………………..9

3. Лабораторная работа №3 «Измерение частоты электронными приборами»..…13

4. Лабораторная работа №4 «Электроизмерительные показывающие приборы прямого преобразования………………………………………………………….......20

РАБОТА №1.

ПРОВЕРКА ЩИТОВЫХ ПРИБОРОВ С ПОМОЩЬЮ ПОТЕНЦИОМЕТРА.

1. Введение

Компенсационный метод, являясь нулевым методом сравнения, относится к наиболее точным методам измерения, обеспечивающим точность до тысячной доли процента. Наиболее широкое применение получил компенсационный метод при измерении напряжения и э. д. с., для величин, функционально связанных с ними (I; R).

Устройства, служащие для производства измерений компенсационным методом, называются потенциометрами или компенсаторами. Различают потенциометры с ручным уравновешиванием, полуавтоматическим и автоматическим.

Принцип действия потенциометров постоянного тока.

Схема потенциометра, дающая представление об устройстве этого прибора, приведена на рис. 1, где - нормальный элемент, э. д. с. которого точно известна; - измеряемая э. д. с., - нуль-индикатор (обычно магнитоэлектрический гальванометр); - образцовый резистор, сопротивления которого выбирается в зависимости от значения рабочего тока потенциометра и значения э. д. с. нормального ; - резистор с точно известным регулируемым сопротивлением; - реостат и - вспомогательный источник тока.

Методика измерения заключается в следующем. Сначала устанавливается определенное для потенциометров значение рабочего тока. Для этого переключатель должен быть поставлен в положение , и сопротивление надлежит изменять до тех пор, пока гальванометр не покажет отсутствие тока. Это будет при , откуда можно найти нужное значение рабочего тока потенциометра.

После установления рабочего тока переключатель должен быть поставлен в положение , и при этом перемещением движка опять необходимо добиться отсутствия тока в гальванометре. Это будет при некотором значении сопротивления . Тогда

,

где - ранее установленное значение тока.

Этот способ требует, очевидно, постоянства значения рабочего тока во время измерений.

Точность установления момента компенсации, а следовательно, и точность измерения потенциометром зависят от чувствительности потенциометра. Чувствительность потенциометра

где - чувствительность схемы потенциометра; - чувствительность гальванометра; - приращение тока в цепи гальванометра, вызванное изменением на .

3

Следует учесть, что является переменной величиной, зависящей от сопротивления входной цепи и в том числе от сопротивления источника измеряемой э. д. с.

Высокая точность измерения потенциометром обусловлена высокой чувствительностью нормального элемента и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания.

Одним из достоинств потенциометров является отсутствие потребления мощности от источника измеряемой величины в момент компенсации. Именно по этой причине возможно измерение э. д. с. с помощью потенциометров.

Для измерения тока в цепь включается образцовый резистор с сопротивлением , на котором возникает падения напряжения . С помощью потенциометра измеряется значение этого напряжения. Значение измеряемого тока определяется выражением

.

Для измерения сопротивления резистора его включают в цепь последовательно с источником питания и образцовым резистором (рис. 2). При помощи переключателя потенциометром поочередно измеряют падения напряжения на и на . Во время измерений (компенсации) ток должен оставаться неизменным.

Если измеренные потенциометром падения напряжения и , то измеряемое сопротивление

Потенциометры можно использовать для измерения напряжений, превышающий их предел измерения. В этом случае измеряемое напряжение подается на вход потенциометров через образцовый делитель напряжения.

Устройство потенциометров постоянного тока.

Потенциометры постоянного тока могут быть разделены на два типа: большого сопротивления и малого сопротивления.

У потенциометров первого типа сопротивление рабочей цепи достигает 10000 Ом на 1 В напряжения питания. Для них применяются гальванометры с относительно большим критическим сопротивлением. Верхний предел измерения э. д. с. (напряжения) 1,2 – 2,5 В.

Для измерения относительно малых э. д. с. и напряжений применять потенциометры большого сопротивления нерационально вследствие увеличения погрешности измерения. Одна из причин увеличения погрешности заключается в том, что при обычном для потенциометров большого сопротивления рабочем токе и измерении малых э. д. с. в отсчете участвует малое число декад.

4

Для измерения малых э. д. с. (например э. д. с. термопар) используются потенциометры малого сопротивления. Рабочий ток этих потенциометров составляет 1 – 10 – 25 мА. Для них применяется гальванометр с небольшим критическим сопротивлением, чтобы он мог работать в условиях, близких к режиму критического успокоения.

К современным потенциометрам предъявляются следующие требования: а) неизменность рабочего тока в процессе компенсации; б) простота отсчета; в) возможность отсчета с достаточным числом знаков.

Э. д. с. нормального элемента компенсируется на отдельном участке рабочей цепи, имеющей некоторое постоянное сопротивление и переменное сопротивление, устанавливаемое в зависимости от окружающей температуры.

Целью данной работы является изучение компенсационного метода измерения, ознакомление с конструкцией потенциометра постоянного тока Р37-1 и приобретение навыков в работе при его практическом использовании для проверки щитовых приборов.