Исследование основных метрологических характеристик электромеханических измерительных приборов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Лабораторная работа: «Исследование основных метрологических характеристик электромеханических измерительных приборов»

Студент Бухтияров М.А.

Студент Герасимов В.С.

Студентка Фатеева А.А.

Студентка Покровская Е.В.

Преподаватель Журбило П.Г.

Санкт-Петербург 2021

Введение

Теоретический конспект

Цель работы - ознакомление с методикой поверки аналоговых электромеханических приборов и определение метрологических характеристик.

Поверка вольтметров методом сечения

Поверкой называют определение погрешностей средства измерений и установление его пригодности к применению. Погрешности определяют по результатам конечного числа экспериментов при сравнении показаний поверяемого прибора и образцового средства измерений. При этом отношение пределов допускаемых абсолютных основных погрешностей образцовых средств измерений и поверяемых приборов для каждой поверяемой отметки шкалы должно быть не более 1:5 (в ряде случаев допускается 1:3).

В основе поверки методом сличения лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым прибором и образцовым средством измерений и сравнение результатов измерений.

Перед началом поверки необходимо:

а) установить поверяемый прибор в нормальное для него положение в соответствии с условным обозначением на шкале прибора,

б) корректором установить указатель прибора на начальную отметку шкалы.

Для поверки вольтметра собрать поверочную схему (рис. 1.1), где V и Vо - поверяемый и образцовый вольтметры; R2 и R3 - регулировочные переменные резисторы; R1 - токоограничивающий резистор.

В качестве источников питания следует использовать регулируемый источник постоянного тока и низкочастотный генератор переменного тока.

Поверка проводится для 5…10 точек шкалы прибора, равномерно распределенных по диапазону измерений. При определении основной погрешности указатель поверяемого прибора последовательно устанавливают на поверяемые отметки X шкалы сначала при плавном увеличении измеряемой величины, а затем - на те же отметки при плавном уменьшении измеряемой величины. Для всех поверяемых отметок по образцовому средству измерений определяют действительные значения и измеряемой величины.

Абсолютную погрешность при увеличении и уменьшении показания определяют по формулам:

?= х - ; ? = х - , (1)

где х - показание поверяемого прибора; - показание образцового средства измерений при увеличении показаний; - показание образцового средства измерений при уменьшении показаний. Относительная погрешность (в процентах):

? = 100*?x/x,(2)

приведенная погрешность (в процентах):

г = 100*?х/,(3)

где ?х - наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности, при этом знак погрешности учитывается; - нормирующее значение поверяемого прибора на выбранном диапазоне измерений.

Относительную и приведенную погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности. При этом знак погрешности во всех случаях учитывается и зависит от соотношения х и .

Вариацию показаний прибора на поверяемой отметке шкалы определяют как абсолютное значение разности действительных значений измеряемой величины при одном и том же показании прибора, полученном при плавном подходе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений. Вариация может определяться также в процентах от нормирующего значения

H = 100 * - / .(4)

Показания поверяемого и образцового приборов и абсолютная погрешность приводятся в единицах измеряемой величины.

Определение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вольтметра переменного тока

Проводят по схеме, представленной на рис. 1.1. В качестве источника питания используется генератор переменного тока, работающий в режиме синусоидальных колебаний.

Сначала следует установить указатель вольтметра на оцифрованную отметку в диапазоне (0,5...0,8) от выбранного предела измерений. Затем, не меняя выходного напряжения генератора, уменьшить его частоту до нескольких герц (2...5 Гц). При этом будут наблюдаться колебания указателя.

Плавно увеличивая частоту входного напряжения, определить ее минимальное значение , при котором колебания прекратятся; снять 2-3 точки АЧХ до частоты f = 50 Гц.

Результаты эксперимента и расчетов занести в таблицу, где f -устанавливаемые частоты, U(f) - показания поверяемого прибора на соответствующих частотах, K(f) = U(f)/U(f = 50Гц) - относительные значения АЧХ.

Далее, увеличивая частоту входного напряжения до 10...20 кГц, снять зависимость показаний поверяемого вольтметра от частоты. При этом следует предварительно определить, при какой приблизительно частоте изменения показаний вольтметра будут заметными. До этой частоты достаточно снять показания в 3-4 точках, а после нее - не менее чем в 5-7 точках.

По полученным данным построить АЧХ вольтметра и определить нижнюю и верхнюю границы частотного диапазона в соответствии с требованиями по допустимому спаду на 10 %.

Таблица 1

Обработка результатов

1. Определение основной погрешности комбинированного измерительного прибора в режиме вольтметра постоянного тока

Таблица 2. Вольтметр

Пример расчета погрешностей для U=2:

1) Абсолютная погрешность

?= х - ; ? = х -

= 2 - 1,72 = 0,28 В

= 2 - 1,96 = 0,04 В

2) Относительная погрешность

? = 100*?x/x

дU = 100 * 0,28/2 = 14,0

3) Приведенная погрешность

г = 100*?х/

гU = 100 * 0,28/10 = 2,8

4) Вариация

Н = 100 * |(1,72 - 1,96)|/10 = 2,4

2. Зависимость относительной и приведенной погрешности прибора от показаний поверяемого прибора

Рис.2.1. График зависимости относительной и приведенной приборной погрешности от показаний проверяемого прибора (вольтметра)

3. Определение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вольтметра переменного тока

Таблица 3. Вольтметр переменного тока

Пример расчета погрешности для f = 13*10³ Гц:

K(f) = U(f)/U(f = 50Гц)

K(f) = 5,6/6 = 0,93

Рис.3.1 АЧХ-вольтметра переменного тока

Определим верхнюю и нижнюю границы частоты:

= 19, а достигается при значении коэффициента K = 0,9, так как допустимый спад составляет 10% => по графику максимальное значение = 16*Гц. электромеханический вольтметр погрешность

Вывод

В ходе выполнения данной лабораторной работы мы ознакомились с методикой поверки аналоговых электромеханических приборов и определили их основные метрологические характеристики, рассчитали абсолютную, относительную и приведенную погрешности в проверяемых отметках шкалы. На основе полученных результатов можем сделать вывод о том, что прибор соответствует его классу точности = 5, так как приведенная погрешности для каждой поверяемой отметки меньше класса точности прибора. Определили рабочую полосу частот вольтметра в соответствии с требованиями по допустимому спаду на 10%: ?f = f_н ч f_в = 19 ч 16*10³ Гц

Размещено на Allbest.ru