1. Исследование метрологических характеристик приборов




Название1. Исследование метрологических характеристик приборов
страница1/12
Дата публикации11.07.2013
Размер2.14 Mb.
ТипИсследование
zadocs.ru > Информатика > Исследование
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12




Введение

Пособие ориентирует студентов на содержание и порядок выполнения лабораторных работ. Занятия в лаборатории продолжаются четыре часа. Отчет выполняется на отдельных листах, аккуратно, чернилами. Графики выполняются на миллиметровой бумаге.

В отчете необходимо указать цель работы, составить список приборов и аппаратуры с полной их характеристикой (название, система, тип прибора, вид измеряемой величины, предел измерения, количество делений, цена деления шкалы, класс точности, другие характеристики, заводской номер, год выпуска), представить результаты измерений и вычислений в виде таблиц, графиков, привести соответствующие схемы, сделать выводы по результатам измерений.

Прежде чем производить запись результатов измерений, необходимо определить диапазон измеряемых величин, количество измерений и наметить значения, которые будут устанавливаться для независимой переменной. Для плавных монотонных зависимостей достаточно 5-6 значений независимой переменной, равномерно распределенных по всему диапазону ее изменения. Если зависимости имеют экстремумы, количество экспериментальных значений в окрестностях особых точек должно быть больше. При построении некоторых характеристик, например, амплитудно-частотных, часто пользуются логарифмической шкалой. В этом случае измерения следует осуществлять на частотах, кратных 1, 2, 5, т.е. при f = 20, 50, 100, 200, 500 Гц и т.д.

Основные правила по технике безопасности

Допуск студентов к лабораторным занятиям производится только после инструктажа по технике безопасности, о чем делается соответствующая запись в специальном журнале. Лица, нарушившие установленные правила, отстраняются от выполнения работы и привлекаются к дисциплинарной ответственности.

Перед началом работ необходимо убедиться в том, что все элементы электрической схемы находятся в исходных положениях. Включение оборудования под напряжение может быть произведено только после предварительной проверки и разрешения преподавателя. Работа на неисправном оборудовании запрещается. После окончания занятий все элементы электрической схемы необходимо привести в исходное состояние, после чего выключить установку и приборы.

Запрещается: производить переключения (подключения) в схемах, находящихся под напряжением, а также в отключенных схемах без предварительной разрядки их конденсаторов. Прикасаться к неизолированным частям проводников и аппаратуры, находящейся под напряжением. При измерениях с использованием трансформаторов тока – разрывать вторичную цепь. Оставлять без надзора включенное оборудование, снимать и перевешивать предупреждающие или запрещающие плакаты.

При несчастном случае необходимо: обесточить поражающее оборудование и снять напряжение со щита лаборатории. Оказать первую помощь пострадавшему. Доложить о происшедшем руководителю работ. Вызвать по телефону 03 скорую помощь.

^ 1. Исследование метрологических характеристик приборов

Цель работы: ознакомиться с основными метрологическими характеристиками приборов в установившемся режиме измерения.

Приборы и их характеристики

Схема лабораторной установки приведена на рис.1.1. В ней предусмотрена возможность изменения аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности, а также включения нелинейных элементов.



Рис.1.1. Схема лабораторного стенда
Исследуется магнитоэлектрический прибор типа М265М. В качестве образцового прибора используется цифровой вольтметр постоянного тока Щ1516 с диапазоном измерения от 0 до 1000 В (шесть поддиапазонов). Его относительная погрешность (в %) в диапазоне 0-5 В определяется по формуле:

d = ± {0.01 + 0.005 [(Uk / Ux) - 1]}. (1.1)

Здесь Uk – конечное значение установленного диапазона, В; Ux – показание вольтметра, В.

Приборы можно рассматривать как преобразователи измеряемой величины X(t) в выходной сигнал У(t) (рис.1.2,а). В динамическом режиме измерения величины X(t) и У(t) непрерывно изменяются, связь между ними определяется дифференциальным уравнением. В установившемся режиме измерения все производные величин X и У обращаются в нуль и дифференциальное уравнение переходит в алгебраическое, выражающее статическую характеристику прибора (функцию преобразования, градуировочную характеристику):

У = f(X). (1.2)

Уравнение (1.2) называют основным уравнением прибора. Графическое изображение статической характеристики прибора приведено на рис.1.2. Любой прибор имеет пределы измерения – наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины, которые могут быть измерены данным средством измерений.

Абсолютное значение диапазона измерений Xдиап определяется как разность верхнего (Xв) и нижнего (Xн) пределов измерения:

Xдиап = │ Xв - Xн │. (1.3)

При выходе X за пределы диапазона измерения выходной сигнал У обычно сохраняет постоянное значение благодаря наличию упоров или вследствие насыщения.



Рис.1.2. Определение характеристик приборов
Диапазон измерения может быть выражен и в единицах выходной величины:

Удиап = │ Ув - Ун │. (1.4)

Здесь Ув и Ун – значения У, отвечающие Xв и Xн.

Чувствительностью прибора называется предел отношения приращения выходной величины к приращению входной величины, когда последнее стремится к нулю:

S = lim (У/X) = dУ/dX = (my /mx)tg. (1.5)

X0

Здесь my и mx – масштабы графика по осям У и X;  – угол наклона касательной к характеристике в точке определения чувствительности (рис.1.2,б).

Средней чувствительностью прибора называется отношение абсолютных величин диапазонов измерения на выходе и на входе:

= Удиап / Xдиап = (my /mx)tg1. (1.6)

Здесь 1 – угол наклона хорды, стягивающей две точки статической характеристики, соответствующие нижнему и верхнему пределам измерения.

У приборов с линейной характеристикой (рис.1.2,г) чувствительность в любой точке характеристики совпадает по значению со средней чувствительностью:

= S = Удиап / Xдиап. (1.7)

Некоторые приборы (вследствие влияния сил трения, люфтов или других причин) обладают зоной нечувствительности (рис.1.2,в). В этом случае вводится понятие порога чувствительности, который равен минимальному приращению измеряемой величины X, при котором выходной сигнал У начинает изменяться.

Отсчетное устройство прибора предназначено для наблюдения значений измеряемой величины. У стрелочных приборов отсчетное устройство состоит из шкалы и указателя. Шкалой называется совокупность отметок (штрихов), расположенных в определенной последовательности, и проставленных у некоторых из них чисел отсчета. Расстояние между двумя соседними штрихами называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним отметкам, называется ценой деления.

Цена деления Ц равномерной шкалы равна конечному значению измеряемой величины по шкале Ак, деленному на число делений n:

Ц = Ак/n. (1.8)

Цену деления обычно выбирают кратной погрешности прибора:

Ц = 2 или Ц = 4. (1.9)

Вариацией показаний прибора называют наибольшую разность между показаниями, полученными при многократно повторенных измерениях одной и той же величины. Можно избежать вариаций показаний поверяемого прибора, если подходить к поверяемой отметке шкалы по очереди с обеих сторон (рис.1.2,д). Из двух показаний образцового прибора находят среднее арифметическое.

Результат измерений X представляет собой лишь оценку измеряемой величины. В нем заключена некоторая погрешность:

 = X - Xи. (1.10)

Так как истинное значение Xи неизвестно, то

 = X - Xд. (1.11)

Здесь Xд – действительное значение измеряемой величины;  – абсолютная погрешность измерения.

Абсолютная погрешность средств измерений может быть выражена или в единицах измеряемой величины X (по уравнениям 1.10-1.11), или в единицах выходного сигнала У.

Часто погрешность выражается в относительных единицах (%):

 = (/ X) 100  (/Xд) 100, (1.12)

или по отношению к выходному сигналу У:

y = (y/У) 100  (yд) 100. (1.13)

Если характеристика прибора линейна и проходит через начало координат, то y = . Относительную погрешность часто выражают в виде приведенной погрешности  (%):

 = (/Xn) 100. (1.14)

Здесь Xn – нормирующее значение величины, равное верхнему пределу измерения, диапазону измерения и т.д.

Иногда различают погрешности по характеру связи между значением погрешности и уровнем сигнала. По данному признаку различают аддитивные (y = a), мультипликативные (y = bX), степенные (y = cXm), периодические [y = Asin(kX)] погрешности; (здесь a, b, c, m, A, k – const). В общем случае погрешность прибора может быть комбинированной.

Порядок выполнения работы

Ознакомиться с основными метрологическими характеристиками приборов: [3, с.18-19, 98-101; 2, с.31-38; 6, с.51-55]. Составить список приборов с полной их характеристикой.

Подготовить лабораторный стенд к работе: переключатели S1, S2 установить в положение 1 (верхнее). Включить напряжение питания стенда (выключателем СЕТЬ). Регулятором напряжения U установить стрелку исследуемого прибора на отметку 15. Прогреть лабораторную установку в течение 10-15 минут.

^ Установка заданных преподавателем значений аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности осуществляется в следующей последовательности: регулятором U устанавливаются показания цифрового вольтметра 0; ручкой а устанавливается стрелка исследуемого прибора на отметку 0; регулятором U устанавливаются показания цифрового вольтметра 3 В; ручкой м стрелка исследуемого прибора устанавливается на отметку 15. В данном случае а и м равны нулю. После этого можно вводить составляющие погрешности. Например, ручкой м стрелка перемещается вправо на одно деление, а ручкой а – еще на одно деление. При дальнейших исследованиях положение ручек а и м не изменяется.

1.1. Установите переключатель S1 в положение 2, переключатель S2 – в положение 1. Плавно изменяя напряжение U, снимите статическую характеристику исследуемого прибора  = f1(U). Постройте график  = f1(U).

1.2. Переведите переключатель S2 в положение 2. Установите по цифровому вольтметру U = 0. Плавно изменяя U, определите зону нечувствительности исследуемого прибора. Снимите статическую характеристику  = f2(U). Постройте график  = f2(U).

1.3. Проведите поверку исследуемого прибора методом сличения показаний с образцовым прибором. В качестве последнего используется цифровой вольтметр Щ1516.

Переведите переключатели S1, S2 в положение 1. Установите по цифровому вольтметру напряжение U = 0 В. Запишите показания исследуемого прибора.

Плавно увеличивая U, подведите стрелку поверяемого прибора к отметке +5 дел., не переходя за нее. Показания Щ1516 занесите в таблицу 1.1 на соответствующей строчке в графу «Ход вверх» (Uвв). Повторите измерения для отметок шкалы +10, 15, 20, 25 дел.

Проведите измерения для отметок +25, 20,1 5, 10, 5 дел., но подводя стрелку к отметке справа, не переходя за нее. Показания Щ1516 заносятся в таблицу 1.1 в графу «Ход вниз» (Uвн).

Аналогично проводится поверка для отрицательных значений напряжений. Закончив поверку, покажите результаты преподавателю, после чего выключите лабораторную установку.

Таблица 1.1

Поверка прибора

Показания прибора

Показания Щ1516, В

Погрешность

Вари-


ация

вар,

В

, дел

UX, B

ход

вверх

Ubb

ход

вниз

Ubh

сред-

нее

Uд

абс.

, В

отн.

, %

прив.

, %

+5

+10

+15

+20

+25

+1

+2

+3

+4

+5






















-5

-10

-15

-20

-25

-1

-2

-3

-4

-5





















  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconЛабораторная работа № Исследование характеристик и параметров полевых транзисторов
Цель работы: исследование экспериментальных статических характеристик полевых транзисторов и определение их основных параметров

1. Исследование метрологических характеристик приборов icon"Погрешность измерения физической величины средством измерений, возникающую...
Средство измерения не подлежит поверке. Какой способ применим для контроля его метрологических характеристик? 6

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconИсследование процесса контактной фотолитографии
...

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconКлассы точности измерительных приборов
Лабораторные прибора- приборы высокой точности, применяемые в лабораториях для измерения, градуирования и поверки показаний других...

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconЛабораторная работа №2 Тема: Исследование генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Ознакомится с конструкцией генератора и приводного двигателя; записать их паспортные данные и данные измерительных приборов

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconЛабораторная работа №1 Тема: Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения
Ознакомиться с конструкцией генератора и приводного дви­гателя; записать паспортные данные генератора, двигателя, изме­рительных...

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconЛитература. Л1, § 2, 3; Л2, § 1 4; Л. 3,§ 8 12; л гл. З
Цель работы — экспериментальное снятие и анализ вах (вольтамперных характеристик) выпрямительных, детекторных диодов и стабилитронов....

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconУправления
Цель работы изучение структуры, принципов управления, исследование динамических характеристик и определение показателей качества...

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconЛабораторная работа по курсу «Экология» «исследование защиты от микроволнового излучения»
Целью настоящей работы является изучение характеристик электромагнитных полей и излучений, нормативных требований к ним, методики...

1. Исследование метрологических характеристик приборов icon3) исследование новых социально-психологических явлений (этнических,...
Социальная психология – это область психологии, изучающая психологические явления и закономерности поведения и деятельности людей,...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов