Измерение постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ЮгоЗападный государственный университет»

(ЮЗГУ)

Кафедра «Защиты информации и систем связи»

Измерение постоянного тока

Методические указания

по выполнению лабораторной работы

по курсу «Методы и средства измерений в телекоммуникациях»

Курск 2015

УДК621.39

Составители: С. Н. Михайлов

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент В. Ю. Демьяненко

Измерение постоянного тока. [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы № 1 по курсу «Методы и средства измерений в телекоммуникациях» / Юго-Западный гос. ун-т; сост.: С.Н. Михайлов. Курск, 2014. с. 10: ил. 3.

Содержит методические указания по выполнению лабораторной работы № 1 «Измерение постоянного тока» по курсу «Методы и средства измерений в телекоммуникациях».

Методические указания соответствуют требованиям типовых программ, утверждённых УМО по направлениям: «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», а также рабочих программ дисциплин «Методы и средства измерений в телекоммуникациях» и «Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах».

Предназначены для студентов направлений подготовки 210700.62, 090302.65дневной и заочной форм обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано печать . Формат 60х841/16.

Усл. печ. л.0,52. Уч.-изд. л. 0,48 Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно

Юго-Западный государственный университет.

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94

1. Цель работы

Изучение классификации измерений, ознакомление с методикой проведения измерений постоянного тока и методами обработки результатов измерений для количественной оценки полученных погрешностей.

2.Основы теории

Измерения классифицируются по нескольким признакам, наиболее важные из которых представленыв виде схемы на рисунке 1.

По первому признаку измерения подразделяются на статические, при которых измеряемая величина (ИВ) остаётся постоянной во времени в процессе измерения, и динамические, при которых ИВ изменяется в процессе измерения.

Классификация по второму признаку является в большей степени условной, однако широко применяется в измерительной технике. По третьему признаку измерения подразделяются на 3 класса.

Измерения максимально возможной точности, достижимой при современном уровне техники - это измерения, связанные с созданием и воспроизведением эталонов.

Контрольно - поверочные измерения - измерения, погрешности которых, не должны превышать заданного значения. Такие измерения осуществляются в основном государственными и ведомственными метрологическими службами и ремонтными организациями.

Для измерения силы тока в ветви электрической схемы используют амперметр.

Технические измерения - измерения, в которых погрешность результата определяется метрологическими характеристиками средств измерения. Технические измерения являются наиболее распространёнными и выполняются во всех отраслях хозяйства и науки.

Рисунок 1 - Классификация измерений

По четвертому признаку измерения классифицируются в зависимости от числа наблюдений многократные и однократные.

Под наблюдением понимают экспериментальную операцию, выполняемую в процессе измерения, в результате которой получают одно значение из серии значений величин, подлежащих совместной обработке для получения результата измерений.

Прямыми называют измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. При этом измеряемую величину сравнивают с мерой, измерительными приборами, градуированными в требуемых единицах.

При косвенных измерениях - искомое значение измеряемой величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Совокупными называют производимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомые значения величины находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин или ряда других величин, функционально связанных с измеряемыми.

Совместными называют проводимые одновременно измерения двух или нескольких разноимённых величин для нахождения зависимости между ними. Примером совместных измерений может служить измерение тепловой энергии по температуре, давлению и расходу теплоносителя, определение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

В качестве индикатора величины измеряемого напряжения могут быть использованы как стрелочные индикаторы (магнитно-электрические, электродинамические и т.д.), где величина напряжения определяться положением стрелки относительно шкалы, так и цифровые индикаторы, в которых величина напряжений индицируется в виде определённого числа. Применение цифровых индикаторов полностью устраняет субъективную ошибку, характерную для стрелочных индикаторов, облегчает считывание показаний.

В данной лабораторной работе амперметр с цифровым индикатором.

Амперметр включается последовательно в измеряемую цепь. Для уменьшения влияния на режим работы цепи амперметр должен обладать наименьшим сопротивлением. Идеальный амперметр имеет внутренне сопротивление равное нулю.

Погрешность измерения - оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Абсолютная погрешность - отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины:

Д = |X_изм - X_ист|

где: Д - абсолютная погрешность измерения;

X_изм - измеренное значение;

X_ист - истинное значение.

Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины.

Существует несколько способов записи величины вместе с её абсолютной погрешностью. Обычно используется следующую запись:

X_изм ± Д

Измерение силы тока в 10А и в 100А может быть выполнено с идентичной абсолютной погрешностью Д = +1А. Однако качество (точность) первого измерения ниже второго. Поэтому, чтобы иметь возможность сравнить качество измерений, введено понятие относительной погрешности.

Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины:

д = Д/ X_ист

где: д - относительная погрешность измерения;

Д - абсолютная погрешность измерения;

X_ист - истинное значение.

Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

При отсутствии эталонных измерительных приборов, в ходе выполнения лабораторной работы разрешается использовать в качестве эталонного измерительного прибора цифровой мультиметр М-890

3. Домашнее задание

Изучите по конспекту лекций и литературе разделы о классификации измерений, способах представления результатов измерений и основных характеристиках цифровых измерительных устройств:

- Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для студентов высших учебных заведений/ [Б.Я. Авдеев, В.В. Алексеев, Е.М. Антонюк и др.]; под ред. В.В. Алексеева. - 2-е изд., стер. - М.6 Издательский центр «Академия», 2008. С. 31- 43;155 -163.

Приведите в рабочих тетрадях причины возникновения динамической погрешности АЦП.

ток амперметр измерение

4. Лабораторное задание

Снятие характеристики аналого-цифрового преобразования

Собрать схему измерения, изображенную на рисунке 2,

где PA1 - эталонный амперметр,

PA2 - амперметр в установке.

Рисунок 2 - Структурная схема измерительного эксперимента.

Монтажная схема на измерительном стенде изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема подключения амперметров

В функциональной зоне «Измерение напряжения и тока»

-- переключатель S1 установите в положение «2»;

-- тумблер S2 в положение «+mA»;

-- тумблер S3 в положение «=»;

-- мультиметр переключите на измерение постоянного тока предел 2 мА.

Изменяя I_вых источника тока от 0 до 1.8мА, заполните вторую строчку таблицы 1.

Таблица 1

Переключатель S1 установите в положение «20». Изменяя I_вых источника напряжения от 0 до 18мА, заполните вторую строчку таблицы 2.

Таблица 2

Расчет абсолютных и относительных погрешностей преобразования.

Определите абсолютную погрешность измерений для каждого наблюдения по формуле:

Д = |I_изм - I_эт| (1)

где: I_изм - измеренное значение тока;

I_эт - истинное (действительное ) значение.

Определите относительную погрешность измерений для каждого наблюдения по формуле:

д = Д/ I_изм(2)

где: Д - абсолютная погрешность измерения;

I_изм - измеренное значение тока.

Занесите полученные значения в соответствующие ячейки таблиц 1 и 2.

Проведите анализ характера изменения погрешности преобразования и постройте графически полученную характеристику.

Сформулируйте выводы.

Исследование влияния изменения предела измерения амперметра на режим работы измеряемой цепи.

Использовать схему, изображенную на рисунке 3. Пределы измерений обоих амперметров переключить на 2мА. Установить значение тока 1,5мА по эталонному амперметру и записать показания амперметра в установке.

Установить переключатель пределов измерения S1 в положение «20». Записать показания эталонного амперметра.

Переключить предел измерения на эталонном амперметре на 20мА. Установить ток амперметра PA2 равным 15мА. Изменить предел измерений эталонного амперметра на 200мА. Записать изменившиеся показания амперметра PA2.

Объяснить изменения показаний амперметров при переключении пределов измерений.

Сформулировать выводы.

5. Отчет

Содержание отчета:

- титульный лист;

- цель работы;

- отчет о проделанной работе с изложением собранной схемы, последовательности действий по проведению измерений и установки переключателей, алгоритма оценки погрешностей, расчетов погрешностей, причин возникновения погрешностей, заполненных таблиц измерений и расчетов; результатов анализа полученных результатов;

- выводы по полученным результатам;

- ответы на контрольные вопросы.

6. Контрольные вопросы

1) Дайте определение абсолютной погрешности измерения;

2) Дайте определение относительной погрешности измерения;

3) Приведите основные причины возникновения динамических погрешностей АЦП;

4) Приведите структурную схему цифрового амперметра;

5) Укажите,какие классы точности имеют амперметры и вольтметры, выпускаемые промышленностью?;

6) Дайте определение номинального значения величины, цены деления и основной приведенной погрешности прибора.

Размещено на Allbest.ru