Б) сумме модулей пределов измерений, если нуль находится внутри диапазона измерений
У некоторых приборов пределы показаний могут быть (∞, 0) или (0, ∞), например у магнитоэлектрических омметров, В этом случае за нормирующее значение принимается длина шкалы 1N , выраженная, в частности, в делениях равномерной шкалы. Класс точности при этом имеет особое обозначение, например 2,5.
Для таких приборов сначала определяют максимальную абсолютную погрешность, выраженную в единицах длины шкалы;
А затем - максимальную погрешность в единицах измеряемой величины путем механического (визуального) переноса Л/ на шкалу измерений прибора, при этом погрешности с разными знаками могут отличаться из-за нелинейного характера шкалы.
|
| где хк - верхний предел измерений; х - показание прибора. Тогда предельная абсолютная погрешность |
|
Для ряда СИ класс точности записывается и виде двух чисел через косую черту - c/d , например 0,05/0,02. В этом случае предельная относительная погрешность в процентах оценивается по формуле
Для некоторых СИ заводы-изготовители используют несколько иные формулы,
что отражается в нормативно-технической документации. •. '
Число значащих цифр численных показателей точности (абсолютных, относительных и приведенных погрешностей) должно быть не более двух. При этом полученные значения показателей точности округляются так, чтобы погрешность округления не превышала 10 %. Например, при А = 0,823 В следует при записи результата оставить Δ = 0,8 В (погрешность округления 2,5 %), а при 6 = 0,12 % округления до 8 = 0,1 % производить не следует, так как погрешность округления в этом случае будет 20 %.
При окончательной записи результата измерения в соответствии с (В.1) необходимо иметь в виду, что числовое значение результата измерений должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение погрешности.
В то же время, промежуточные результаты вычислений округлять не следует, так как это может привести к накоплению погрешностей.
Спецификация средств измерений, применяемых при эксперименте. В отчете спецификацию применяемых при эксперименте средств измерений необходимо представить в виде таблицы, по приведенному образцу.
При составлении спецификации следует придерживаться следующих правил:
1) спецификация составляется для всех СИ, используемых в лабораторной
работе;
2) если прибор комбинированный, предназначенный для измерения
нескольких физических величин (например, тестер Ц4324), то спецификация
проводится для используемого в эксперименте режима работы этого прибора;
3) если прибор многопредельный, то при 3-5 верхних пределах измерений
записываются все пределы, при большем числе пределов записываются наименьший
и наибольший пределы и указывается общее число пределов: при необходимости, в
частности, когда нижний предел измерений отличается от нуля, записываются
нижний и верхний пределы (например, -50 °С...+ 50 °С);
4) обязательно указываются размерности записываемых числовых
характеристик.
Требования к отчету. Отчет по лабораторной работе должен выполняться на листе бумаги формата А-4 (210 х 297 мм) чернилами (пастой) черного или синего
цвета.
Отчет должен иметь титульный лист и включать следующие разделы:
1. Цель работы и краткое задание.
2. Спецификацию применяемых средств измерений,
3. Схемы экспериментов.
4. Таблицы результатов измерений и расчетов.
5. Расчетные формулы и примеры расчетов.
6. Графики зависимостей в соответствии с заданием к работе
7. Выводы по работе.
Образец спецификации применяемых СИ
| Наименование | Диапазоны | Характе- | Входной (выходной) | Рабочий |
| средства | измерений, | ристики | импеданс | диапазон |
| измерений, | постоянные | точности | (сопротивление, | частот, |
| тип, | приборов, | СИ, | емкость), | временные |
| заводской | значения | классы | номинальный ток, | постоянные |
| номер | устанавливае- | точности | номинальное падение | |
| мых величин | напряжения | |||
| Вольтметр | 0,15; 0,3; 0,75; | 0,5 | 3 мА | — |
| магнитоэлект- | 1,5; 3 В | |||
| рический M 105 | ||||
| Прибор | х 1...5 кОм | — | --- | |
| комбинирован- | х 10...50кОм | 2,5 | ||
| ный Ц4324 | х 100...500кОм | |||
| х 1000...5 МОм | ||||
| 0,6...600 В | 2,5 | 20 кОм/В | ||
| Осциллограф | 1 мВ/дел ... | 5% | RBX > 1 МОм | 0...10 МГц |
| электронный | 20 В/дел, всего | Свх < 20 пФ | 5 с/дел ... | |
| С 1-83 | 10 значений К от | 0,1 мкс/дел | ||
| всего 44 | ||||
| значения Кр | ||||
| Магазин | 0,1...99999,9 Ом | 0,2/6·10-6 | — | _ |
| сопротивлений | ||||
| РЗЗ | ||||
| Генератор | 20 Гц...200 кГц | 3 % для f; | 50 ... 600 Ом | — |
| сигналов ГЗ-33 | 4 % для V |
Все схемы, таблицы и графики необходимо вычерчивать аккуратно на бумаге формата А-4 (можно на миллиметровой бумаге того же формата). Допускается выполнять схемы и графики на миллиметровой бумаге другого формата, но при этом они должны быть вклеены в соответствующее место отчета. При построении графиков делительные штрихи на осях следует размещать друг от друга на расстоянии, кратном (1, 2, 5)10 , где п — целое число (положительное или
отрицательное). На осях графиков указываются величины и их единицы. Точки на графике, соответствующие экспериментально полученным значениям, соединяются плавной кривой, если наблюдается закономерная зависимость. Если же зависимость не является закономерной, то точки на графике соединяются прямыми линиями. Экспериментально полученные значения следует на графике выделять крестиком или точкой. Все графики должны иметь наименование и пояснительный текст. Отдельные листы отчета должны быть сшиты или склеены по левой стороне.
Работа 1. ПОВЕРКА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Цель работы - ознакомление с методикой поверки электромеханических приборов и определение некоторых метрологических характеристик.
Задание
1. Произвести поверку вольтметра:
а) определить основную погрешность и вариацию показаний испытуемого
вольтметра методом сличения с показаниями образцового вольтметра на постоянном
и переменном токах для 5-10 числовых отметок шкалы по указанию преподавателя;
б) определить дополнительную погрешность вольтметра для одной (двух)
числовой отметки шкалы при отклонении частоты измеряемого напряжения от
номинального значения.
2. Произвести поверку миллиамперметра.
Определить основную погрешность и вариацию показаний миллиамперметра косвенным методом с помощью потенциометра постоянного тока.
3. Построить графики зависимости относительной и приведенной
погрешностей поверяемого прибора от его показаний.
4. Сделать вывод о соответствии основной погрешности требованиям,
определяемым классом точности поверяемого прибора.
Описание и порядок выполнения работы
Поверкой средств измерений называют определение погрешностей средства и установление его пригодности к применению. В основе поверки методом сличения лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым прибором и образцовым средством измерений. Отношение пределов допускаемых абсолютных основных погрешностей образцовых средств измерений и поверяемых приборов для
каждой поверяемой отметки шкалы должно быть не более 1·5 при поверке приборов всех классов точности.
Перед началом поверки необходимо:
а) установить прибор в нормальное для него положение в соответствии с
условным обозначением на шкале прибора;
б) с помощью корректоров установить указатели приборов на начальную
отметку шкалы.
Для поверки вольтметра путем сличения собрать и включить цепь (рис. 1.1), где PV1 и PV2 - соответственно, поверяемый и образцовый вольтметры; R1 и R2 — регулировочные переменные резисторы.
|
|
| Рис. 1.2 |
| Рис. 1.1 |
Для поверки миллиамперметра косвенным методом собрать и включить цепь (рис. 1.2), где РА ~ поверяемый миллиамперметр; R3 - образцовая измерительная катушка сопротивления; ППТ - потенциометр постоянного тока; НЭ - нормальный элемент; ВБ - вспомогательная батарея; Г — гальванометр.
Результаты поверки и расчетов заносят в таблицу.
| Показа- | Показания | Погрешность | |||||
| ния поверяемо- | средства | Абсолютная* | Относитель- | Приведенная | Вариация | ||
| го прибора | измерения* | ная | |||||
| х | δ,% | γ, % | в,% | ||||
| при | при | при | при | ||||
| увели- | умень- | увели- | умень- | ||||
| чении | шении | чении | шении | ||||
| х0. ув | х0. ум | Δхув | Δхум | ||||
Примечание. Значения в графах, отмеченных *, определяются в единицах измеряемой величины.
Абсолютную погрешность при увеличении и уменьшении показания определяют по формулам Δхyв= х - х0 ув; Δхум= х - х0 ум, где х - показание поверяемого прибора; хо.ув - показание образцового средства измерений при увеличении показаний; х0.ум ~ показание образцового средства измерений при уменьшении показаний. Относительная погрешность (в процентах) 6 = 10ОΔх/х;.
Приведенная погрешность (в процентах) γ = l00Δх/xN, где xn - нормирующее значение [см. лит.].
Относительную и приведенную погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности. Во всех случаях знак погрешности зависит от соотношения х и х0.
Вариацию показаний (в процентах) определяют по формуле
При определении основной погрешности указатель поверяемого прибора последовательно устанавливают на поверяемые отметки 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 измеряемой величины.
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 подводе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений. Вариация может определяться также в процентах от нормирующего значения измеряемой величины.
8
|
Поверку вольтметра на переменном токе производят при номинальном значении частоты с помощью схемы (рис. 1.1). Источником напряжения U служит генератор синусоидальных сигналов. Если для прибора указана номинальная область частот, то его поверяют при двух частотах
соответственно, нижняя (начальная) и верхняя (конечная) границы номинальной области частот. Если диапазон номинальных значений включает частоту 50 Гц, то f1 выбирается равной 50 Гц.
Результаты поверки и расчетов заносят в таблицу, форма которой указана ранее. Расчеты погрешностей проводятся по приведенным формулам.
9
Определение дополнительной погрешности вольтметра от изменениячастоты измеряемого напряжения на одной (двух) отметке шкалы производится по той же схеме (рис. 1.1). При этом для номинального значения частоты (в исследуемых в лаборатории приборах номинальное значение частоты равно 50 Гц) можно использовать результаты предыдущих испытаний. Далее изменяют частоту измеряемого напряжения, устанавливают указатель испытуемого прибора на поверяемую отметку шкалы сперва при увеличении измеряемой величины от нуля, а затем при уменьшении ее от максимального значения, отсчитывая при этом показания образцового прибора Uyв f и Uум f, соответствующие одному и тому же показанию поверяемого прибора.
Дополнительная приведенная погрешность (в процентах) от изменения частоты рассчитывается по формуле
|
γf=1000(Uf--U)/UN,
где U = (Uyв + Uyм)/2 - среднеарифметическое значение показаний образцового прибора при номинальной частоте; Uf = (Uув f + Uум f)/2 - среднеарифметическое значение показаний образцового прибора при частоте, отличной от номинальной; un - нормирующее значение напряжения для испытуемого вольтметра.
Работа 2. ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ
Цель работы - ознакомление с основными свойствами и применением электронных аналоговых вольтметров.
Задание ,
1. Определить основную погрешность вольтметра переменного тока на
заданном диапазоне измерений в 6-10 числовых отметках шкалы при частоте
входного напряжения 1000 Гц.
2. Определить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) вольтметра как
отношение показания испытуемого вольтметра к показанию образцового вольтметра
для точки шкалы 0,8 от верхнего предела измерений. Построить график зависимости
указанного отношения от частоты.
3. Измерить входное сопротивление и входную емкость вольтметра.
4. Измерить напряжение на выходе резистивного делителя указанными
преподавателем электронным и выпрямительным вольтметрами. Объяснить
расхождение показаний приборов друг относительно друга и с расчетным значением.