Методика виконання вимірювань постійної складової та середнє квадратичного значення пульсуючого струму, що протікає в ланцюгу з комплексним навантаженням

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Київський національний університет технологій та дизайну

Кафедра метрології, стандартизації та сертифікації

Курсова робота

з курсу «Аналогові вимірювальні прилади»

Методика виконання вимірювань постійної складової та середнє квадратичного значення пульсуючого струму, що протікає в ланцюгу з комплексним навантаженням

Виконала

ст. гр. БМС-2-08

Кравченко Ю.С.

Викладач

доц. Лопата В. М.

Київ 2011

Задані параметри

Частота сигналу перемінної складової, кГц, не більше - 1,0

Вид навантаження у ланцюгу - RL

Постійна напруга, В, не більше - 25

Амплітудне значення перемінної складової пульсуючої напруги, В, не більше - 15

Межі допустимого відносного відхилення показників від вимірюванного значення, %, не більше:

для постійної складової струму - 1,5

для середнєквадратичного значення струму - ±4,0

Зміст

1. Загальні теоретичні відомості

1.1 Види вимірів

1.2 Методи вимірювань

1.3 Засоби вимірювання

2. Вимірювання постійної складової та середньоквадратичного значення пульсуючого струму, що протікає в колі з комплексним навантаженням RL

2.1 Розрахунок загальних параметрів

2.2 Розрахунок постійної складової пульсуючого струму

2.3 Розрахунок середньоквадратичного відхилення пульсуючого струму

3. Прилади, що використовуються

3.1 Магнітоелектричні прилади

3.1.1 Амперметри

3.2 Електромагнітні прилади

3.2.1 Амерметри

3.3 Електродинамічні прилади

3.3.1 Амперметри

3.4 Прилади, що можуть бути використані для вимірювання заданих величин

3.4.1 Амперметри для вимірювання середньоквадратичного відхилення пульсуючого струму

3.4.2 Амперметри для вимірювання постійної складової пульсуючого струму

4. Похибки вимірювальних приладів

5. Методика проведення вимірювань

5.1 Загальні положення

5.2 Цілі і завдання вимірювань

5.3 Процедура розробки методики виконання вимірювань

Література

1. Загальні теоретичні відомості.

Вимірювання фізичної величини - сукупність операцій із застосування технічного засобу, що зберігає одиницю фізичної величини, що полягають у порівнянні (в явному або неявному вигляді) вимірюваної величини з її одиницею з метою отримання цієї величини у формі, найбільш зручною для використання.

Принцип вимірювань - фізичне явище або ефект, покладене в основу вимірювань тим або іншим типом засобів вимірювань.

Приклади:

- Застосування ефекту Доплера для вимірювання швидкості;

- Застосування ефекту Холла для вимірювання індукції магнітного поля;

- Використання сили тяжіння при вимірюванні маси зважуванням.

1.1 Види вимірів

За характером залежності вимірюваної величини від часу вимірювання поділяються на:

- статичні, за яких вимірювана величина залишається постійною в часі;

- динамічні, в процесі яких вимірювана величина змінюється і є непостійної в часі.

Статичними вимірами є, наприклад, вимірювання розмірів тіла, постійного тиску, електричних величин в колах з сталому режимом, динамічними - вимірювання пульсуючих тисків, вібрацій, електричних величин в умовах протікання перехідного процесу.

За способом отримання результатів вимірювань їх поділяють на:

- прямі;

- непрямі;

- сукупні;

- спільні.

Прямі - це вимірювання, при яких шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. Прямі вимірювання можна виразити формулою, де - шукане значення вимірюваної величини, а - значення, безпосередньо отримується з досвідчених даних.

При прямих вимірах експериментальним операціях піддають що вимірюється величину, яку порівнюють з мірою безпосередньо або ж за допомогою вимірювальних приладів, градуйованому в необхідних одиницях. Прикладами прямих служать вимірювання довжини тіла лінійкою, маси за допомогою ваг та ін.

Непрямі - це вимірювання, при яких шукану величину визначають на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірюванням, тобто вимірюють не власне обумовлену величину, а інші, функціонально з нею пов'язані. Значення вимірюваної величини знаходять шляхом обчислення за формулою

,

де - функціональна залежність, яка заздалегідь відома,  - значення величин, що вимірюють прямим способом.

Приклади непрямих вимірів: визначення об'єму тіла за прямими вимірами його геометричних розмірів, знаходження питомої електричного опору провідника за його опору, довжині і площі поперечного перерізу.

Непрямі вимірювання широко поширені в тих випадках, коли шукану величину неможливо або дуже складно виміряти безпосередньо або коли пряме вимірювання дає менш точний результат. Роль їх особливо велика при вимірюванні величин, недоступних безпосередньому експериментальному порівнянні, наприклад розмірів астрономічного або внутріатомної порядку.

Сукупні - це вироблені одночасно вимірювання декількох однойменних величин, при яких шукану величину визначають рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних комбінацій цих величин.

Прикладом сукупних вимірів є визначення маси окремих гир набору (калібрування по відомій масі однієї з них і за результатами прямих порівнянь мас різних сполучень гир).

Спільні - це вироблені одночасно вимірювання двох або декількох неодноіменних величин для знаходження залежностей між ними.

Як приклад можна назвати вимірювання електричного опору при 200С і температурних коефіцієнтів вимірювального резистора за даними прямих вимірювань його опору при різних температурах.

1.2 Методи вимірювань

Метод вимірювання - це спосіб експериментального визначення значення фізичної величини, тобто сукупність використовуваних при вимірюваннях фізичних явищ і засобів вимірювань.

Метод безпосередньої оцінки полягає в визначення значення фізичної величини по відліковим пристрою вимірювального приладу прямої дії. Наприклад - вимірювання напруги вольтметром.

Цей метод є найбільш поширеним, але його точність залежить від точності вимірювального приладу.

Метод порівняння з мірою - в цьому випадку вимірювана величина порівнюється з величиною, що відтворюється мірою. Точність вимірювання може бути вищою, ніж точність безпосередньої оцінки. Различают следующие разновидности метода сравнения с мерой:

Метод протиставлення, при якому вимірювана і відтворена величина одночасно впливають на прилад порівняння, за допомогою якого встановлюється співвідношення між величинами. Приклад: вимірювання ваги за допомогою важелів ваг і набору гир.

Диференціальний метод, при якому на вимірювальний прилад діє різниця вимірюваної величини та відомої величини, що відтворюється мірою. При цьому урівноваження вимірюваної величини відомої здійснюється не повністю. Приклад: вимірювання напруги постійного струму за допомогою дискретного дільника напруги, джерела зразкового напруги і вольтметра.

Нульовий метод, при якому результуючий ефект дії обох величин на прилад порівняння доводять до нуля, що фіксується високочутливим приладом - нуль-індикатором. Приклад: вимірювання опору резистора за допомогою четирехплечевого моста, в якому падіння напруги на резистори з невідомим опором врівноважується падінням напруги на резистори відомого опору.

Метод заміщення, при якому відбувається почергове підключення на вхід приладу вимірюваної величини та відомої величини, і за двома показниками приладу оцінюється значення вимірюваної величини, а потім підбором відомої величини домагаються, щоб обидва свідчення співпали. При цьому методі може бути досягнута висока точність вимірювань при високій точності заходи відомої величини і високої чутливості приладу. Приклад: точне точне вимірювання малого напруги за допомогою високочутливого гальванометра, до якого спочатку підключають джерело невідомого напруги і визначають відхилення покажчика, а потім за допомогою регульованого джерела відомого напруги домагаються того ж відхилення покажчика. При цьому відоме напруга одно невідомому.

Метод збігу, при якому вимірюють різниця між вимірюваної величиною і величиною, що відтворюється мірою, використовуючи збіг оцінок шкал або періодичних сигналів. Приклад: вимірювання частоти обертання деталі за допомогою миготливої лампи стробоскопа: спостерігаючи положення мітки на що обертається деталі в моменти спалахів лампи, за відомою частоті спалахів і зміщення мітки визначають частоту обертання деталі.

1.3 Засоби вимірювання

Засіб вимірювань - технічний засіб (або їх комплекс), призначений для вимірювань, що має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює і зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним у межах встановленої похибки і протягом відомого інтервалу часу.

За метрологічним призначенням засоби вимірювань поділяються на:

- робочі засоби вимірювань, призначені для вимірювань фізичних величин, не пов'язаних з передачею розміру одиниці іншим засобам вимірювань. РСИ є самими численними і широко застосовуються. Приклади РСИ: електролічильник - для виміру електричної енергії; теодоліт - для виміру плоских кутів; нутромери - для вимірювання малих довжин (діаметрів отворів); термометр - для вимірювання температури; вимірювальна система теплоелектростанції, яка одержує отримати вимірювальну інформацію про ряд фізичних величин у різних енергоблоках;

- зразкові засоби вимірювань, призначені для забезпечення єдності вимірювань в країні.

За стандартизації засоби вимірювання поділяються на:

- стандартизовані засоби вимірювань, виготовлені відповідно до вимог державного або галузевого стандарту.

- нестандартизовані засоби вимірювань - унікальні засоби вимірювань, призначені для спеціальної вимірювальної завдання, у стандартизації вимог до якого немає необхідності. Нестандартизовані засоби вимірів не піддаються державним випробувань (перевірка), а підлягають метрологічним атестацій.

За ступенем автоматизації засоби вимірювання поділяються на:

- автоматичні засоби вимірювань, що проводять в автоматичному режимі всі операції, пов'язані з обробкою результатів вимірювань, їх реєстрацією, передачею даних або виробленням керуючого сигналу;

- автоматизовані засоби вимірювань, що проводять в автоматичному режимі одну або частину вимірювальних операцій;

- неавтоматичні засоби вимірювань, які не мають пристроїв для автоматичного виконання вимірювань і обробки їх результатів (рулетка, теодоліт і т. д.).

За конструктивним виконанням засоби вимірювання поділяються на:

- заходи;

- вимірювальні перетворювачі;

- вимірювальні прилади;

- вимірювальні установки;

- вимірювально-інформаційні системи;

Міра - засіб вимірювань, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. Міра виступає в якості носія одиниці фізичної величини і служить основою для вимірювань. Приклади заходів: стандартний елемент - міра е.р.с. з номінальною напругою 1В; кварцовий резонатор - міра частоти електричних коливань.

Вимірювальний прилад - засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття людиною (оператором).

2. Вимірювання постійної складової та середнєквадратичного значення пульсуючого струму, що протікає в колі з комплексним навантаженням RL

2.1 Розрахунок загальних параметрів

Вимірювання струму в різних ланцюгах - типова задача, для вирішення якого необхідно її проаналізувати, вибрати засоби вимірювання та оцінити правильність і точність показань засобів вимірювань.

Напруга синусоїдальної форми, що надходить з виходу генератора Г, підсумовується за допомогою пасивного суматора R1-R3 з постійною напругою, що надходять від джерела Е. На навантаженні суматора R3 в точці А утворюється пульсуюче напруга, що містить постійну складову Uпост і змінну складову з амплітудою Um і періодом Т.

Напруга на виході джерела пульсуючого напруги змінюється за законом:

U(t)=U_пост+U_mSin(wt),

де w=2ра - кругова частота.

Ця напруга викликає у досліджуваному RL колі пульсуючий струм, що змінюється по закону:

де - опір кола постійному струму.

З цього слідує, теоретичний струм в досліджуваному колі повинен мати постійну складову та змінну складову , що розраховуються по законам Ома та Кірхгофа:

.

- комплексний опір кола.

- модуль комплексного опору кола.

L - індуктивність котушки.

Постійна складова пульсуючого струму:

Амплітудне значення змінної складової пульсуючого струму

Середньоквадратичне значення пульсуючого струму знаходиться за формулою:

.

Далі згадаємо особливості користування електромеханічних амперметрів різних систем - магнітоелектричної, електромагнітної та електродинамічної. Для вимірів заданих параметрів слід використати амперметри магнітоелектричної та електромагнітної систем.

2.2 Розрахунок постійної складової пульсуючого струму

Амперметри магнітоелектричної системи потрібні для вимірів параметрів постійного струму. В нашому випадку амперметром магнітоелектричної системи ми будемо вимірювати постійну складову пульсуючого струму. Вони включаються в коло послідовно з навантаженням.

Межі, в яких може знаходитись значення постійної складової пульсуючого струму:

- показання амперметра магнітоелектричної системи.

- абсолютна детермінована поправка до показів амперметра за рахунок впливу внутрішнього активного опору амперметра.

- максимальне допустиме абсолютне відхилення показів амперметра магнітоелектричної системи від значення, що вимірюється.

Абсолютна поправка до показів в даному випадку може бути визначена за формулою:



2.3 Розрахунок середньоквадратичного відхилення пульсуючого струму

Середньоквадратичне відхилення пульсуючого струму може бути виміряне за допомогою амперметрів електромагнітної системи. Їх покази визначаються за формулою:

Середньоквадратичне відхилення може бути знайдене експериментально за допомогою вимірів обох приладів та подальшого визначення за формулою:

Середньоквадратичне значення змінної складової пульсуючого струму знаходиться в межах:

Де - абсолютна детермінована похибка до показу :



- максимально допустиме абсолютне відхилення від середньоквадратичного значення змінної складової:

Де та - максимально допустимі абсолютні відхилення показів амперметрів електромагнітної та магнітоелектричної систем відповідно.

та - покази приладів.

3. Прилади, що використовуються

3.1 Магнітоелектричні прилади

Магнітоелектричні прилади застосовуються як амперметрів, вольтметрів і гальванометром для вимірювань в колах постійного струму, а в поєднанні з перетворювачами змінного струму в постійний - і для вимірювань в ланцюгах змінного струму.

Вузол для створення обертального моменту складається з сильного постійного магніту і легкої рухомої котушки, по якій протікає вимірюється струм.

Обмотка рухомої котушки складається з витків тонкого дроту, тому магнітоелектричних прилад можна застосовувати безпосередньо тільки як мікро-або міліамперметра.

Котушка у формі прямокутної рамки поміщена в кільцевому зазорі між полюсними наконечниками магніту і циліндричним серцевиною, тобто в радіальному магнітному полі.

Принцип дії магнітоелектричних приладів полягає у взаємодії поля постійного магніту з провідником (котушкою), за яким протікає вимірюється струм.

При цьому виникає пара сил F, що створює обертовий момент. Енергія магнітоелектричних системи є сумою енергії поля магніту Wп.м. Енергії котушки з струмом та енергії взаємодії поля магніту і котушки зі струмом I, де -- потокозчеплення, чисельно рівна добутку числа магнітних силових ліній, що перетинаються обома сторонами котушки при її повороті на кут а, на число витків n її обмотки:

(1)

Тут В - магнітна індукція в зазорі, Тл; s - площа обох сторін катушки, м².

Таким чином, вся енергія, зосереджена у вузлі, що викликає момент, що обертає, дорівнює

(2)

На підставі формули (), диференціюючи вираз (2) з переміщення, отримаємо рівняння обертального моменту

(3)

На підставі формули () відхилення рухомої частини приладу підпорядковане наступної залежності:

(4)

де S_i = Bns/W - чутливість приладу за струмом.

Формула (4) є рівнянням шкали приладу магнітоелектричних системи. З цього рівняння випливає, що відхилення покажчика пропорційно вимірюваному току, шкала рівномірне (лінійна), при включенні слід дотримуватись полярності, тому що прилад чутливий до постійного струму.

При включенні приладу у ланцюг по якому протікає пульсуючий або імпульсний струм, відхилення покажчика буде пропорційно постійної складової (середнього значення) цих струмів; в ланцюзі з струмом синусоїдальної форми внаслідок інерційності рухомої частини свідчення будуть рівні нулю і лише при частоті змінного струму нижче 10 Гц рухома частина з покажчиком буде здійснювати коливальні рухи.

Час встановлення показань скорочується за допомогою електромагнітного заспокоєння, що виникає за рахунок індукованого струму в котушці, збуджуваного при перетині нею магнітного поля:

I = e/R ,

де е - Індукована ЕРС, а R - сума опорів рухомої котушки і зовнішньої ланцюга, на яку вона замкнута;

Знаходимо момент електромагнітного заспокоєння:



Коефіцієнт заспокоєння:

(5)

Для збільшення коефіцієнта заспокоєння потрібно зменшити загальну опір, що не завжди можливо. Вихід полягає в тому, що котушка намотується на алюмінієвому каркасі, в якому индуцируется ЕРС; тоді формула (5) набуде вигляду:

,

• де R_k - електричний опір каркаса.
• Якщо котушку обважнювати небажано, то вона може виконуватися для безкаркасних (витки склеюються), а для одержання індукованої ЕРС, - намотують додатковий короткозамкнений виток.
• Переваги: магнітоелектричних приладів відносяться: висока чутливість (до 3 * 10-11 А); висока точність (до класу 0,05); мале споживання потужності від вимірюваної ланцюга (10-5 - 10-6 Вт); впливає величина-температура навколишнього середовища.
• Недоліки: складність виготовлення та ремонту; неприпустимість навіть короткочасних перевантажень (деформуються або перегорають токоподводящіе пружинки, нитки розтяжок і підвісів).
• 3.1.1 Амперметри
• Для вимірювання струмів паралельно затискачів приладу приєднується електричний шунт що представляє собою прямокутну манганіновую пластину. Для вимірювання струмів вище 50 А застосовують наружние шунти.
• Рис. 2 Схема розширення границь вимірів

Переносні прилади забезпечуються внутрішніми многопредельнимі шунтами або зовнішніми наборами шунтів на декілька номінальних струмів. Вибір шунт для даного приладу залежить від заданого розширення меж вимірювання m = I / IA і внутрішнього опору приладу (опору його котушки) RA. Для електричного кола, наведеною на рис.6, а, справедливі такі рівняння: IaRa = IшRш; I = mIa; Iш = I-Ia. Звідси знаходимо опір шунта: Rш = RаIa / Iш = RaIa / (mIa-Ia) = Ra / (m-1). Через котушку приладу буде протікати (1 / m)-а частина величині струму, а через шунт - в (m-1) разів більше.

Похибка шунтувати амперметра зростає внаслідок неточності виготовлення шунтів (від 0,005 до 0,5%) і різних температурних коефіцієнтів опору котушки і шунта.



3.2 Електромагнітні прилади

струм вимірювання прилад похибка

Вузол для створення обертального моменту складається з плоскою або круглою котушки, по якій протікає вимірюється струм, і сердечника, закріпленого на осі покажчика.

Принцип дії приладів електромагнітної системи полягає у взаємодії магнітного поля котушки з рухомим феромагнітною серцевиною. Енергія, запасені в котушці, . Індуктивність котушки при русі сердечника міняється, отже, вираз для обертального моменту буде мати такий вигляд:

,

З умови рівності обертає і протидіє моментів отримуємо

.

З цього рівняння випливає, що відхилення покажчика пропорційно квадрату величині струму. Прилад придатний для виміру як постійного, так і змінного струму. Градуювання шкали на постійному струмі відповідає середньоквадратичних (чинним) значень змінного струму.

Переваги електромагнітних приладів - простота конструкції і надійність. Недоліки: мала чутливість;

Значне споживання потужності від вимірюваної ланцюга (до 1 Вт); нелінійність шкали; значна похибка; багато що впливають величин: температура навколишнього середовища, зовнішнє магнітне поле, частота вимірюваного змінного струму.

Електромагнітні прилади завдяки простоті, дешевизні і надійності широко застосовують для вимірювання струмів і напруг в сільноточних колах постійного і змінного струму промислової частоти (50 і 400 Гц).

Більшість електромагнітних амерметров і вольтметрів випускають у вигляді щитових приладів різних класу 1,5 і 2,5. Є прилади класу 1,5 і 1,0 для роботи на дискретних частотах 50, 200, 800, 1000, 1500 Гц.

3.2.1 Амерметри

Котушку амерметра виготовляють з мідного дроту, розрахованого на номінальне значення струму, наприклад 5А. Число витків визначають з умови повного відхилення покажчика амперметра при номінальному струмі.

Для розширення меж вимірювання змінного струму застосовують вимірювальні трансформатори струму. Вони розрізняються класами точності (від 0,05 до 1,0), значенням нормованого номінального опору навантаження в ланцюзі вторинної обмотки (від 0,2 до 2,0 Ом). Основна робоча частота 50 Гц, але є трансформатори і на 400 і 1000 Гц. Первинна обмотка трансформатора струму містить мале число витків і включається послідовно в розрив ланцюга. Вторинна обмотка з великим кольчеством витків з'єднується з амперметром на 5 А (іноді на 1 А).

Трансформатори струму випускаються для роботи з первинним струмом від 5А до 15кА. При великих значеннях струму первинна обмотка є прямокутним відрізок шини або стрижень, що проходить через вікно магнітопровода. Опору амперметрів малі, тому нормальним режимом роботи трансформатора струму є режим, близький до режиму короткого замикання.

3.3 Електродинамічні прилади

Вузол для створення обертального моменту складається з нерухомої котушки, всередині якої поміщена рухома. Принцип дії полягає у взаємодії магнітних полів нерухомої і рухомої котушок, за якими протікають вимірювані струми.

Нерухома котушка розділена на дві половини, по яких протікає струм I1. Рухома котушка розташована всередині нерухомої, і по ній протікає струм I2, який підводиться через спіральні протидіють пружини або розтяжки. Заспокоєння зазвичай повітряне. Енергія, запасені в обох котушках,

(13)

де M_1,2 - взаємна індуктивність меж котушками.

Формула крутящого момента

(14)

та рівняння відхилення показчика:

.(15)

Якщо через котушки пропустити змінні синусоїдальні струми і , то рухома частина приладу буде реагувати на середнє значення обертального моменту:

,

де I₁ і I₂ - дійсне значення струму; -- фазовий зсув між ними.

Значить рівняння для змінного струму приме вид:

(16)

З формул (15) та (16) ясно, що показання приладів електродинамічної системи пропорційні твору струмів, що протікають по котушок; градуювання шкали на постійному струмі справедлива і для змінних струмів.

До переваг цих приладів відносяться: можливість перемножувати вимірювані величини, тобто вимірювати потужність; мала похибка, так як у механізмі немає заліза.

Недоліки: мала чутливість; значне споживання потужності; складність конструкції; неприпустимість перевантаження; нелінійність шкали; вплив температури, частоти і зовнішнього магнітного поля.

Випускаються амперметри, вольтметри електродинамічної системи для застосування в ланцюгах постійного і змінного струму з частотою 50, 400, 1000, 2000, 3000 Гц.

3.3.1 Амперметри

Для вимірювання сили струму обидві котушки з'єднують паралельно або послідовно (рис.11, а). При цьому один і той же струм протікає по обох котушок рівняння (15) буде мати вигляд:

(17)

де S_I - чутливість по струму.

При паралельному з'єднанні котушок межі вимірювання струму будуть більше ніж при послідовному.

Щитові амперметри безпосереднього включення випускають з межами вимірювань від 1 до 200 А. Розширення меж (до 6кА) здійснюється за допомогою вимірювальних трансформаторів струму.

3.4 Прилади, що можуть бути використані для вимірювання заданих величин

3.4.1 Амперметри для вимірювання середньоквадратичного відхилення пульсуючого струму

Прилади електромагнітної системи дозволяють вимірювати змінний струм безпосередньо в електричних ланцюгах. Прилади електромагнітної системи засновані на взаємодії магнітного поля величині струму (струму, що проходить через котушку) з одним або декількома сердечниками з магніто-м'якого матеріалу. За конструктивним виконанням, що випускаються ВАТ "Електроприлад" прилади електромагнітної системи мають два різновиди вимірювальних механізмів:

- з плоскою котушкою і з рухомим осердям з магнітомягкого матеріалу, втягується в зазор плоскою котушки при пропущенні струму;

- з круглою котушкою і з двома сердечниками всередині котушки: нерухомим і рухомим (одним або двома), які при пропущенні величині струму через котушку намагнічуються однойменно і відштовхуються один від одного, тим самим стрілка, укріплена на осі з рухомим серцевиною, відхиляється.

Вимірювальні механізми мають опори на керна зі сталі і підп'ятників. Заспокоєння досягається введенням силіконової мастила в нижній підп'ятник

- у приладах із круглою котушкою, і в спіральну пружину, через яку проходить вісь - у приладах з плоскою котушкою.

За конструктивним виконанням, прилади для вимірювання змінного струму поділяються на дві групи:

- прилади з квадратними особовими панелями і круглими корпусами;

- прилади з квадратними особовими панелями і квадратними корпусами. Ступінь захисту корпусів - IP50 або IP54, ступінь захисту струмоведучих стрижнів - IP00.

Тип приладу: Е42702

Розмір лицьової панелі: 120х120 мм

Довжина шкали (не менше): 90 мм

Клас точності: 1,5

Маса: 0.35 кг

Діапазон вимірів	Спосіб підключення
mA	100, 250, 400, 600	безпосередньо
A	1; 1,5;2; 2,5;3; 4; 5; 6; 10; 20; 30; 50; 100
А	5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 750; 800	через трансформатор струму 1 або 5 А
kA	1; 1,2; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 20; 30; 40

Умови експлуатації:

· температура -40...+50°С, відносна вологість95%при температурі +35 °С.

· Вібростійкість: прискорення 5 m/s², частота 20 Hz.

· Вібропрочність: прискорення 15 m/s², частота 30 Нz.

· Ударостійкість: прискорення 70 m/s², частота ударів 10...50 в min.

· Нормальна частота та область частот: 45-65, 50, 60, 200, 500, 1000 Hz

3.4.2 Амперметри для вимірювання постійної складової пульсуючого струму

Дана група приладів містить амперметри постійного струму, які застосовуються в щитах, мозаїчних панелях і малогабаритному обладнанні.

Прилади можуть виготовлятися для горизонтальної або вертикальної установки з відповідним розташуванням шкали приладу.

Ступінь захисту, що забезпечується корпусами приладів М42200 відповідають IP50 або IP53. Ступінь захисту струмоведучих висновків - IP00.

Тип приладу: Е42200

Розмір лицьової панелі: 100х32 мм

Довжина шкали (не менше): 60 мм

Клас точності: 1,5; 2,5

Маса: 0.25 кг

діапазон вимірів	Спосіб підключення
mA	1; 5; 10; 15; 30; 50; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 750;1000	безпосередньо
A	1; 2; 3; 5; 10
А	20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 6000	із зовнішнім шунтом 75 mV, каліброваними проводами з опором 0,035 W

Умови експлуатації:

· температура -50...+60°С, відносна вологість95%при температурі +35 °С.

· Вібростійкість: прискорення 5…20 m/s², частота 10…120 Hz.

· Вібропрочність: прискорення 5…30 m/s², частота 10…120 Нz.

· Ударостійкість: прискорення 30 m/s², частота ударів 10...50 в min.

· Ударопрочність: прискорення 100 m/s², частота ударів 10...50 в min.

4. Похибки вимірювальних приладів

При вимірюванні величин приладами різних систем ми неминуче стикаємося з поняттями похибка і клас точності.

Кожне засіб вимірювання характеризується тим, що відраховані за його шкалою значення фізичних величин відрізняються від їх істинних значень. Різниця між цими значеннями називається похибкою засобів вимірювань. Похибка характеризує точність засобів вимірювання, що відображає близькість дійсного значення фізичної величини до позначеної в паспорті або на шкалі приладу. Похибки приладу обумовлюються недоліками самого приладу і зовнішніми впливами.

Слід відзначити наступні похибки:

Абсолютна похибка ДА - різниця між показанням приладу АІЗМ і дійсним значенням вимірюваної величини АД: ДА = АІЗМ - АД

Наприклад, амперметр показує АІЗМ = 9 А, а дійсне значення

АД = 8,9 А, отже, ДА = 9 - 8,9 = 0,1 А.

Ця похибка є сумою погрішностей від впливу різних факторів: неправильної градуювання шкали приладів, зовнішньої температури, самонагрева, частоти змінного струму і т.д.

Відносна похибка го - виражене у відсотках відношення абсолютної похибки ДА до значення вимірюваної величини АІЗМ. Зазвичай точність вимірювання оцінюється відносною похибкою.

Для приведеного прикладу вимірювання струму відносна похибка

г_о = (0,1/9)•100% = 1,11%.

Приведена похибка г_ПР - виражене у відсотках відношення абсолютної похибки ДА до номінального значення, відповідному найбільшому показання приладу.

Якщо в розглянутому прикладі межа вимірювання А_НОМ = 10 А, то приведена похибка г_ПР = (0,1/10)•100% = 1%.

Що допускається приведена похибка г_ПР електровимірювальні прилади визначає його клас точності. За значенням допустимої зведеної похибки всі прилади поділяються на 8 класів точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4, це значення вказується на лицьовій панелі приладу в нижньому правому куті. Прилади, що мають наведену похибка вище 4% вважаються позакласові (це щитові і навчальні прилади). Належність приладу до певного класу вказує, що наведена похибка приладу на всіх поділу шкали не перевищує значення, що визначається класом точності цього приладу (наприклад, у приладу класу 1 допускається приведена похибка г_ПР = 1%).

Слід зазначити, що оцінювати за відносної похибки точність що показують приладів із стрілочних покажчиком незручно. Справа в тому, що абсолютна похибка ДА у них має звичайно одне і теж значення вздовж всієї шкали. При постійній абсолютної похибки ДА зі зменшенням вимірюваної величини швидко зростає відносна похибка го (Рис.8). Тому рекомендується вибирати межі виміру приладу так, щоб знімати свідчення в межах другої половини шкали, ближче до його кінця.

5. Методика проведення вимірювань

5.1 Загальні положення

Загальні вимоги до методики виконання вимірювань:

1.Забезпечення необхідної точності вимірювань.

2. Забезпечення економічності вимірювань.

3. Забезпечення показності (валідності) результатів вимірювань.

4. Забезпечення безпеки вимірювань.

Точність вимірювань є необхідною умовою для використання їх результатів. Недотримання цієї умови робить неможливим отримання дійсного значення вимірюваної фізичної величини. Крім того, для забезпечення єдності вимірювань необхідно, щоб результат вимірювань був представлений із зазначенням похибок, які є характеристиками достовірності результату.

При оцінці економічності вимірювань враховується продуктивність і собівартість вимірювальної операції, включаючи витрати на організацію умов виміру, необхідну кваліфікацію оператора, ціну універсальних СІ і вартість їх експлуатації, вартість розробки та виготовлення нестандартизованого СІ, можливість багатоцільового використання вибраних СІ та ін За економічними параметрами порівнюють тільки ті конкуруючі методики виконання вимірювань, які забезпечують необхідну точність.

Забезпечення валідності результатів вимірювань передбачає адекватність результатів досліджуваного об'єкта (партії об'єктів). Очевидна необхідність різних підходів для забезпечення показності при багаторазових вимірюваннях однієї і тієї ж FV, при вимірах номінально однакових FV, при вимірах різних ФВ або змінною ФВ. Ця вимога виходить за рамки розробки методики виконання вимірювань у вузькому сенсі.

Безпека вимірювань залежить від властивостей вимірюваного об'єкта і застосовуваних засобів вимірів і забезпечується неметрологіческімі засобами, хоча вказівки з безпеки включають в опис методик виконання вимірювань.

5.2 Цілі і завдання вимірювань

Загальна мета виміру - отримання дійсного значення вимірюваної фізичної величини. Оскільки необхідно отримати значення вимірюваної ФВ настільки мало відрізняється від істинного, що для конкретної мети вимірювань або вимірювальної завдання цим розходженням можна зневажити, при виборі МВИ необхідно:

1. Встановити допустиму похибку вимірювання [Д].

2. Визначити значення реалізується в процесі вимірювання похибки Д.

3. Переконатися в тому, що реалізовується похибка Д не перевищує припустиму похибку вимірювання [Д].

Таким чином, забезпечення точності вимірювань полягає у встановленні співвідношення

Д?[Д],

Де [Д] - допустима похибка вимірювань;

Д - граничне значення похибки, що реалізується в ході вимірювань.

Призначення (вибір) допустимої похибки вимірювань залежить від поставленої вимірювальної завдання. Конкретні завдання визначають залежно від передбачуваного використання результатів вимірювань. Можна уявити, наприклад, такі завдання вимірів: вимірювальний контроль, арбітраж, сортування об'єктів на групи по заданому параметру, наближена (орієнтовна) оцінка фізичної величини і дослідження фізичної величини. Призначення (вибір) допустимої похибки вимірювання для кожної з задач має свої особливості і грунтується на визначенні значення похибки, дуже малий впливає на результат вимірювання.

5.3 Процедура розробки методики виконання вимірювань

1. Розробка, узгодження та затвердження ТЗ.

2. Формування вихідних даних для розробки.

3. Вибір (розробка) методу і засобів вимірювань.

· Проведення випробувань і затвердження типу СІ

· Розробка методів оперативного контролю точності вимірювань.

· Вибір (розробка) методів і засобів повірки (калібрування) СІ4.

Розробка та експертиза документа на методику виконання вимірювань.

1. Стандартизація методики виконання вимірювань МВВ.

2. Атестація методики виконання вимірювань МВВ.

3. Затвердження документа на методики виконання вимірювань МВВ.

Розробка, узгодження та затвердження ТЗ на розробку методики виконання вимірювань здійснюються у випадках, коли передбачається регламентувати методики виконання вимірювань МВВ в окремому документі. Типові вимоги, які вказуються в ТЗ на методики виконання вимірювань МВВ, наведені в ГОСТ Р 8.563-96. Серед них такі:

1. призначення методики виконання вимірювань, з якого можна встановити можливість використання методики виконання вимірювань МВВ в сферах розповсюдження ГМКН;

2. межі вимірювань;

3. характеристики точності вимірювань;

4. характеристики об'єкта вимірювань (наприклад, температура рідини, тиск або рівень якої вимірюється);

5. умови вимірювань (температура, вологість, тиск навколишнього повітря, характеристики джерела живлення СІ, наявність зовнішніх електромагнітних полів, вібрація в місцях установки СІ та ін);

6. вид індикації і форма реєстрації результатів вимірювань;

7. вимоги до автоматизації вимірювальних процедур;

8. вимоги до забезпечення безпеки виконання робіт;

9. інші вимоги відповідно до специфіки методики виконання вимірювань.

Формування вихідних даних для розробки. На додаток до інформації, наведеної в ТЗ, в числі вихідних даних можуть бути потрібні такі відомості:

1. про наявність СІ, в тому числі затверджених типів;

2. про наявність інших технічних засобів, у тому числі засобів обчислювальної техніки, які можуть бути використані при вимірах;

3. про наявність еталонів, стандартних зразків складу і властивостей речовин і матеріалів, атестованих сумішей для повірки (калібрування) СІ, які можуть бути використані в методики виконання вимірювань МВВ;

4. про кваліфікацію операторів, які виконують вимірювання;

5. інші дані відповідно до специфіки методики виконання вимірювань МВВ.

Вибір (розробка) методу і засобів вимірювань. У більшості випадків вибір методу і ЗВ являє собою багатоваріантне завдання. Її раціональне рішення відповідає мінімальним витратам на вимірювання, включаючи витрати на метрологічне обслуговування СІ, за умови виконання заданих вимог до методики виконання вимірювань МВВ, у тому числі вимог до точності вимірювань. Зазвичай це завдання вирішують ітераційним шляхом. Попередньо вибирають метод і ЗІ, які можуть бути застосовані в заданих умовах, тобто метод і ЗВ свідомо задовольняють всім вимогам (крім точності вимірювань, яка передбачається задовільною). Далі проводять оцінювання точності вимірювань.

Якщо оцінені характеристики точності вимірів не перевищують допустимих меж і трохи менше цих меж, то точність вимірювань вважають задовільною та її характеристики приписують даної методики виконання вимірювань МВВ.

Якщо оцінені характеристики точності вимірювань істотно менше допустимих меж (наприклад, складають менше 0.5 межі допустимих значень), то обраний спосіб і ЗІ нераціональні з економічних міркувань. У цьому випадку доцільно вибрати менш точний метод і ЗІ, якщо витрати на вимірювання, включаючи витрати на метрологічне обслуговування цих СІ, істотно менше, ніж у попередньому варіанті. Далі проводять нове оцінювання характеристик точності вимірювань і порівнюють їх з допускаються межами.

Якщо оцінені характеристики перевищують межі допустимих значень, то необхідно обрати більш точні метод і ЗВ і провести оцінювання характеристик точності вимірювань.

При виборі (розробці) більш точних методів і ЗВ доцільно використовувати рекомендації МІ 2301-94 "ГСИ. Забезпечення ефективності вимірювань під час керування технологічними процесами. Методи і способи підвищення точності". При розробці МВИ доцільно також використовувати МІ 1967-89 "ГСИ. Вибір методів і засобів вимірювань при розробці методик виконання вимірювань. Загальні положення".

Проведення випробувань і затвердження типу СІ має бути передбачено, якщо передбачається використання методики виконання вимірювань МВВ в сферах розповсюдження ГМКН, а типи використовуваних у ній СІ не затверджені і не внесені до Державного реєстру СІ.

Вибір (розробка) методів і засобів повірки (калібрування) СІ здійснюються, якщо для СІ, що використовуються у МВВ, відсутні нормативні або рекомендаційні документи на методики повірки.

Розробка методів оперативного контролю точності вимірювань. Оперативний контроль порушення точності результатів вимірювань в автоматизованих системах може здійснюватися за допомогою непрямих показників:

1. за результатами тестування автоматизованих систем управління або їх підсистем;

2. за розбіжностей показань дублюючих приладів;

3. по виходу виміряних значень параметрів за встановлені межі при нормальному перебігу технологічного процесу, що може фіксуватися СІ інших параметрів;

4. за перевищення швидкості зміни результатів вимірів максимально фізично можливої швидкості зміни параметра.

Розробка та експертиза документа на МВВ. Положення, викладені в документі на МВВ, повинні забезпечувати при їх дотриманні виконання вимог до точності вимірювань та іншим регламентованим характеристикам МВВ.

Метрологічна експертиза МВВ - це аналіз і оцінка вибору методів і ЗІ, операцій і правил проведення вимірювань і обробки їх результатів з метою встановлення відповідності МВИ пред'являються метрологічним вимогам.

Проекти державних стандартів, в яких викладаються МВВ, призначені для застосування в сферах поширення ГМКН, повинні піддаватися метрологічної експертизи в ГНМЦ. Дану експертизу не проводять, якщо ГНМЦ раніше атестував стандартізуемую МВВ. Інші документи на МВВ, що застосовуються у сферах поширення ГМКН, піддають метрологічній експертизі в ГНМЦ за погодженням між Держстандартом Росії та міністерством (відомством) або підприємством і ГНМЦ. Документи на МВВ, які не використовуються у сферах поширення ГМКН, піддають метрологічній експертизі в порядку, передбаченому в міністерстві (відомстві) або на підприємстві.

Стандартизація МВВ здійснюється відповідно до положень Державної системи стандартизації (ГСС) і вимог ГОСТ Р 8.563-96. Після розробки державного стандарту в пояснювальній записці до комплекту документів, що подаються до Держстандарту для затвердження стандарту, повинні зазначатися висновки за результатами проведених досліджень, атестації або експертизи МВВ. Ці відомості перевіряються НДІ Держстандарту, готує проект стандарту до затвердження, на відповідність МВИ поставленим вимогам.

Література

1. Лифиць І.М. Стандартизація, метрологія та сертифікація. - М.: Юрайт,2007.

2. Дімов Ю.В. Метрологія, стандартизація та сертифікація. - СПБ.: Пітер, 2004.

3. Крилова Г.Д. Основи стандартизації, сертифікації, метрології: Підручник для вишів. - 3-є вид. - М.: ЮНІТІ-ДАНА, 2005.

4. Сергеєв А.Г., Крохин В.В. Метрологія: Навчальний посібник для ВУЗів. - М.: Логос, 2000.

5. В.Ф.Семенов, Н.А.Серов, Е.Н. Шведов. Вимірювання параметрів електричних кіл: Методичне керівництво до лабораторної роботи № 5 з курсу «Метрологія, стандартизація і сертифікація» .- М.: Вид-во МЕІ, 2005. - С. - 9.

6. Касаткин А.С., Немцов М.В. Електротехніка - М.: Вища Школа, 1999.

7. Електротехніка та електроніка. Книга 3 - Електричні вимірювання та основи електроніки. Під редакцією В.Г. Герасимова - М.: Енерговидат, 1998.

8. Дулін В.Н., Електронні прилади, М., “Энергия”, 1977.

9. ГОСТ 8.010-99 «Методики виконання вимірів. Основні положення».

10. ГОСТ Р 8.563-96 «Методики виконання вимірів»

Размещено на Allbest.ru

...