1. Исследование метрологических характеристик приборов


Название1. Исследование метрологических характеристик приборов
страница1/12
Дата публикации14.04.2013
Размер1.76 Mb.
ТипИсследование
userdocs.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

Похожие:

1. Исследование метрологических характеристик приборов iconИсследование характеристик частотно -измерительных фильтров
Изучение схем построения частотно – измерительных фильтров с многоконтурной обработкой связи (мос) на основе оу и исследование их...
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconНаука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства...
Установление номинальных значений и границ допускаемых отклонений реальных метрологических характеристик средств измерений от их...
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconИсследование статусных характеристик языков Москвы
Агнонимы и возрастная характеристика коммуникантов (связь возраста с типом слов, непонятных пользователям языка)
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconЦикловой методической комиссией Зам директора по учебной работе
Основные определения электронных приборов, область их применения. Этапы развития техники электронных приборов
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconКонтрольные вопросы Почему однофазные асинхронные двигатели получили широкое распространение?
...
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconТема: Диагностирование и то приборов системы впрыска
Цель работы: Приобретение навыков и умений в диагностировании и техническом обслуживании приборов системы впрыска
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconЛабораторная работа 2 Выбор и расчет местных отопительных приборов Цель работы
Ознакомиться с назначением и устройством местных отопительных приборов, используемых в системах отопления
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconОписание комбинации приборов gf 618
«ferrum» подготовила яркий образец, который преобразит интерьер любого автомобиля. Цифровая комбинация приборов со встроенным бортовычных...
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconИсследование производят по следующему плану
Исследование производят по следующему плану: 1) Опрос 2) Исследование речью 3) Исследование с помощью камертонов. 4) Аудиометрическое...
1. Исследование метрологических характеристик приборов iconМетодические указания содержат краткие теоретические сведения по...
Исследование освещенности рабочих мест: методические указания к лабораторной работе / Лустгартен Т. Ю., Видзон Е. З., Румянцев С....
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница