Загальні вимоги до виконання лабораторних робіт
Відповідно до структури вимірювальної задачі (див. п. 3.1.) виконання кожної лабораторної роботи складаєтьсяз трьох етапів: розв'язування задачі, виконання вимірювального експерименту та оформлення звіту.
1. Розв'язування задачі. Розв'язуючи задачі, необхідно вибрати метод вимірювання, засоби вимірювальної техніки (ЗВТ) та схему їх ввімкнення, які забезпечують вимірювання заданої фізичної величини з похибкою 
., не більшою від заданого допустимого значення похибки вимірювання 
.
Примітка.Засоби вимірювальної техніки вибирають з тих, що знаходяться на робочому місці лабораторної роботи. Вибираючи ЗВТ, слід вказувати всі його характеристики: тип, систему, клас точності, границю вимірювання, максимальний відлік, сталу шкали, внутрішній опір, індивідуальний номер тощо.
2. Проведення експерименту. Допуском до виконання експерименту є правильно розв'язана задача і відповіді на контрольні запитання, наведені в кінці інструкції до кожної лабораторної роботи.
Для виконання експерименту студент складає електричне коло за вибраною під час розв'язування задачі схемою ввімкнення вибраних ЗВТ і здійснює всі необхідні вимірювання відповідно до плану роботи, наведеного в інструкції до лабораторної роботи.
Покази приладів, одержані під час експерименту, записують в таблиці експериментальних даних, які повинні бути підготовлені в робочому зошиті до початку заняття. Після закінчення експерименту студент дає заповнені таблиці викладачеві для перевірки і підпису. Підписані викладачем таблиці даних – єдиний документ, що підтверджує виконання експерименту.
Технічні характеристики використаних ЗВТ записують в спеціальну таблицю, наведену в інструкції до лабораторної роботи.
3. Оформлення звіту з лабораторної роботи. За результатами експерименту студент оформляє звіт з лабораторної роботи. Звіт оформляють на стандартних аркушах формату А4. Перелік питань, які повинні бути висвітлені в звіті, вказано в інструкції до кожної роботи (див. п. "Зміст звіту").
Звіт з виконаної роботи студент здає на наступному занятті. Без зданого звіту за попередню роботу студента не допускають до наступної роботи.
Захищений і зарахований звіт є єдиним документом, що підтверджує виконання студентом лабораторної роботи.
Основним джерелом для підготовки до лабораторних робіт є інструкції до лабораторних робіт з курсу "Метрологія та вимірювання", які є в читальному залі навчальної бібліотеки університету. Інструкції також можна одержати на кафедрі "Інформаційно-вимірювальні технології " (5-й навчальний корпус, к.703).
Теми лабораторних робіт
Лабораторна робота №1. Вимірювання напруги та сили постійного струму аналоговими і цифровими приладами.
Лабораторна робота №2. Вимірювання інтегральних значень напруги змінного струму.
Лабораторна робота №3. Вимірювання потужності споживачів в однофазних колах змінного струму.
Лабораторна робота №4. Вимірювання електричного опору на постійному струмі.
Лабораторна робота №5. Перевірка аналогових амперметрів і вольтметрів методом безпосереднього порівняння зі зразковим.
Лабораторна робота №6. Визначення динамічних характеристик магнітних матеріалів.
Лабораторна робота №7. Вимірювання потужності споживачів у трифазних колах змінного струму.
Лабораторна робота №8. Вимірювання напруги та струму компенсатором постійного струму.
Лабораторна робота №9.Вимірювання електричного опору одинарним мостом постійного струму.
Лабораторна робота №10. Метрологічна перевірка однофазних індукційних лічильників електричної енергії.
РОЗРАХУНКОВА РОБОТА
Розрахункова робота складається з десяти задач. Студент повинен виконати лише свій варіант (згідно номеру, який дав викладач).
Виконуючи розрахункову роботу, необхідно наводити посилання на конкретні літературні джерела, використані для вибору схеми вимірювання, конкретних засобів вимірювальної техніки, виконання розрахунків тощо.
Задача 1. При вимірюванні напруги UХ вольтметром класу точності kT. з границею вимірювання UК і шкалою з максимальним відліком 
одержано відлік NX . Визначити значення вимірюваної напруги UX. (табл. 1). Записати результат вимірювання напруги.
Таблиця 1
| Параметри | Варіанти | ||||||||||||
| Nmax , B | |||||||||||||
| Uк, B | |||||||||||||
| |||||||||||||
| kT | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 1,5 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | 1,0 | |||
| Продовження таблиці 1 Варіанти | |||||||||||||
| Nmax , B | |||||||||||||
| Uк, B | 7,5 | 1,5 | |||||||||||
|
| |||||||||||||
| kT | 0,1/0,01 | 0,2/ 0,02 | 0,3/ 0,05 | 0,5/ 0,05 | 0,1/ 0,02 | 0,1/ 0,05 | 0,2/ 0,05 | 0,1/ 0,05 | 0,5/ 0,01 | 0,5/ 0,02 | |||
| Варіанти | |||||||||||||
| Nmax , B | |||||||||||||
| Uк, B | 9,5 | 1,5 | |||||||||||
|
| |||||||||||||
| kT | 0,01 | 0,02 | 1,5 | 0,05 | 1,0 | 0,1 | 0,2 | 2,5 | 0,05 | 1,0 | |||
Задача 2. Амперметр електромагнітної системи класу точності 0,1 з границею вимірювання Iк = 15 А; максимальним відліком шкали 
ввімкнений в коло однофазного споживача змінного струму через вимірювальний трансформатор струму (ВТС) заданого класу точності з номінальним коефіцієнтом трансформації kІН. Записати результати вимірювання сили струму в колі споживача, якщо відлік на шкалі амперметра дорівнює NA (табл.2). Накреслити схему вимірювання.
Таблиця 2
| Параметри | Варіанти | |||||||||||||||||||||
| 0,1/5 | 75/5 | 0,5/5 | 20/5 | 1/5 | 50/5 | 0,2/5 | 100/5 | 2/5 | 10/5 | ||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||
| Клас точності ВТС | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | ||||||||||||
| Варіанти | ||||||||||||||||||||||
|
| 30/5 | 0,1/5 | 40/5 | 0,2/5 | 75/5 | 1/5 | 0,5/5 | 50/5 | 10/5 | 100/5 | ||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||
| Клас точності ВТС | 0,2 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | ||||||||||||
| Варіанти | ||||||||||||||||||||||
|
| 0,5/5 | 1/5 | 2/5 | 2,5/5 | 5/5 | 10/5 | 15/5 | 20/5 | 25/5 | 50/5 | ||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||
| Клас точності ВТС | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | ||||||||||||
Задача 3. Визначити покази вольтметрів:
1) магнітоелектричного;
2) термоелектричного;
3) випрямного з двопівперіодним випрямлячем, градуйованого в середньоквадратичних значення синусоїди;
4) електронного з перетворювачем середньовипрямлених значень, градуйованого в середньовипрямлених значеннях сигналу;
5) електронного амплітудного. Всі прилади з відкритим входом.
На вольтметри подана напруга заданої форми 
(див. табл. Д.1 додатка) з амплітудою Um і періодом Т (табл. 3).
Таблиця 3
| Параметри | Варіанти | |||||||||
| Порядковий номер u(t) в табл. Д.1 додатка |
 мс
| |||||||||
| ||||||||||
| Т, мс | 0,2 | 0,5 | ||||||||
| Варіанти | ||||||||||
| Порядковий номер u(t) в табл. Д.1 додатка |
мс
| |||||||||
| ||||||||||
| Т, мс | ||||||||||
| Варіанти | ||||||||||
| Порядковий номер u(t) в табл. Д.1 додатка |
мс
| |||||||||
| ||||||||||
| Т, мс |
Задача 4. Вибрати амперметр і вольтметр та схему їх ввімкнення для опосередкованого вимірювання опору RX споживача постійного струму за умови, щоб гранична похибка вимірювання dвим.гр не перевищувала допустимого значення dвим.доп. Допустима потужність споживання PX (табл. 4).
Таблиця 4
| Параметри | Варіанти | |||||||||
 , Ом
| 0,5 | 0,1 | ||||||||
 ,%
|  2
| 3
| 4
| 2,5
| 5
| 1,5
| 2
| 3
| 4
| 1,5
|
| PX, Вт | 2,0 | 1,0 | 1,5 | 3,5 | 0,5 | 2,5 | 0,75 | 4,0 | 0,25 | 0,1 |
| Варіанти | ||||||||||
 , Ом
| 0,7 | 0,2 | ||||||||
| ,%
| 2,5
| 1,5
| 3,0
| 1,0
| 4,0
| 2,5
| 1,5
| 3,0
| 1,0
| 4,0
|
| PX, Вт | 2,0 | 3,0 | 2,5 | 1,5 | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 2,5 | 1,5 | 2,0 |
| Варіанти | ||||||||||
| , Ом
| 0,15 | 0,1 | 0,002 | |||||||
| ,%
| 1,5
| 2,5
| 3,5
| 1,0
| 2,0
| 2,5
| 1,5
| 3,0
| 1,0
| 2,0
|
| PX, Вт | 1,0 | 2,0 | 3,5 | 4,5 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,5 | 9,5 | 10,0 |
Задача 5. Виходячи із орієнтовних параметрів однофазного споживача змінного струму 
, вибрати вимірювальні прилади (ватметр, амперметр, вольтметр, вимірювальні трансформатори струму та напруги) та схему їх увімкнення для вимірювання активної потужності споживача 
за умови, щоб гранична похибка вимірювання dвим.гр не перевищувала допустимого значення dвим.доп (табл. 5).
Таблиця 5
| Параметри | Варіанти | |||||||||
| - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | ||||||
| - | - | 0,5 | 1,5 | 1,5 | - | 0,2 | |||
| dвим.доп,% | ±1,0 | ±1,5 | ±0,8 | ±2,0 | ±0,7 | ±2,5 | ±1,2 | ±0,9 | ±0,6 | ±1,3 |
| 0,8 | 1,0 | 0,5 | 0,3 | 0,6 | 0,9 | 0,7 | 0,4 | 0,1 | 0,2 |
| Варіанти | ||||||||||
|
| - | - | ||||||||
|
| - | - | - | - | ||||||
|
| 0,2 | - | 1,5 | 0,1 | - | |||||
| dвим.доп,% | ±1,0 | ±1,5 | ±2,0 | ±2,5 | ±1,0 | ±1,0 | ±1,5 | ±2,0 | ±2,5 | ±1,0 |
|
| 0,8 | 0,2 | - | 0,7 | 0,3 | 0,8 | 0,2 | - | 0,7 | 0,2 |
| Продовження табл. 5 | ||||||||||
| Варіанти | ||||||||||
| - | - | ||||||||
| - | - | - | - | ||||||
| 0,5 | - | 2,5 | 1,5 | 0,01 | - | 0,02 | 0,10 | ||
| dвим.доп,% | ±1,0 | ±1,5 | ±2,0 | ±2,5 | ±1,0 | ±1,5 | ±2,5 | ±2,0 | ±3,5 | ±2,0 |
| 0,6 | 0,3 | - | 0,5 | 0,1 | 0,4 | 0,6 | - | 0,3 | 0,8 |
Задача 6.При перевірці однофазного індукційного лічильника активної енергії з номінальним передатним числом AH і з номінальними характеристиками UНЛ, IНЛ використано електродинамічний ватметр із шкалою на Nmax поділок та номінальним значенням cosφHW=1. Визначити параметр, що позначено в таблиці знаком запитання, якщо похибка лічильника δЛ, а nx обертів диск лічильника зробив за t сек., при незмінній потужності в колі за цей час, що відповідала Nx поділкам ватметра з границями вимірювання за напругою UHW, і струмом I HW.
Таблиця 6
| Параметри | Варіанти | |||||||||
| Ан,об/кВт год | ||||||||||
| Uнл, В | ||||||||||
| Iнл, А | 2.5 | |||||||||
| Uнw, B | ||||||||||
| Iнw ,A | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||
| nx обертів | ? | ? | ? | |||||||
| t, сек | 33.5 | ? | 51.4 | 26.3 | 68.3 | ? | 43.6 | 26.2 | 42.4 | ? |
| δЛ, % | -2.3 | 2.9 | ? | 3.7 | -0.16 | 2.5 | ? | 5.3 | -3.8 | 3.8 |
| Nx, поділок | 31.8 | 84.4 | ? | 84.6 | 84.4 | ? | 58.7 | 63.3 | ||
| Nmax, поділок | ||||||||||
| Варіанти | ||||||||||
| Ан,об/кВт год | ||||||||||
| Uнл, В | ||||||||||
| Iнл, А | ||||||||||
| Uнw, B | ||||||||||
| Iнw ,A | 2,5 | 1,0 | 2,5 | 2,5 | 1,0 | 2,5 | ||||
| nx обертів | ? | ? | ||||||||
| t, сек | ? | ? | ? | ? | ||||||
| δЛ, % | 2,0 | -1,5 | ? | 0,5 | -2,5 | -1,5 | 2,5 | ? | 0,5 | -2,5 |
| Nx, поділок | ? | ? | ||||||||
| Nmax, поділок | ||||||||||
| Варіанти | ||||||||||
| Ан,об/кВт год | ||||||||||
| Uнл, В | ||||||||||
| Iнл, А | ||||||||||
| Uнw, B | ||||||||||
| Iнw ,A | 1,0 | 2,5 | 1,0 | 2,5 | ||||||
| nx обертів | ? | ? | ||||||||
| t, сек | ? | ? | ? | ? | ||||||
| δЛ, % | 0,5 | 1,5 | ? | -2,5 | -0,5 | 1,5 | 2,5 | ? | 0,5 | -1,5 |
| Nx, поділок | ? | ? | ||||||||
| Nmax, поділок |
Задача.7. Вимірюючи електричний опір резистора аналоговим омметром постійного струму класу точності 
з нелінійною шкалою (див. рис. Д.2 додатка) отримано відлік N0 . Записати результат вимірювання опру, якщо перемикач границь вимірювання омметра стояв у положенні " 
", а повна довжина шкали омметра 
(табл. 7). Чутливість SR , мм/кОм відповідає відліку омметра N0.
Таблиця 7
| Параметри | Варіанти | |||||||||
| 1,0 | 2,5 | 1,5 | 4,0 | 1,0 | 1,5 | 2,5 | 4,0 | 1,5 | 2,5 |
| N0 | 2,5 | 0,3 | 1,0 | 0,2 | ||||||
|  0,1
| 1
| 10
| 100
| 0,1
| 1
| 10
| 100
| 1
| 10
|
| SR ,мм/кОм | 1,5 | 3,0 | 1,5 | 2,5 | ||||||
| Варіанти | ||||||||||
|
| 1,0 | 2,5 | 4,0 | 1,0 | 2,5 | 1,5 | 2,5 | 4,0 | 1,5 | 2,5 |
| N0 | 2,5 | 0,5 | ||||||||
|
| 10
| 100
| 0,1
| 1
| 10
| 1
| 10
| 100
| 10
| 1
|
| SR ,мм/кОм | 1,5 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | |||||
| Варіанти | ||||||||||
|
| 4,0 | 2,5 | 1,0 | 1,0 | 2,5 | 4,0 | 2,5 | 1,5 | 4,0 | 1,5 |
| N0 | 0,75 | 1,5 | ||||||||
|
| 0,10
| 1
| 10
| 100
| 100
| 10
| 1
| 0,1
| 0,1
| 10
|
| SR ,мм/кОм | 1,5 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,5 |
Задача 8. Визначити оптимальні значення опорів плечей одинарного-подвійного моста Р39, характеристики якого наведено в табл. Д.3 додатка, (Rпор, RA і RB – для одинарного моста; RN ; Rпор=R’пор; RA=RB – для подвійного моста), допустимий струм Iдоп та напругу Uдоп живлення моста і вибрати схему під'єднання вимірюваного опору до моста для вимірювання електричного опору споживача RX за умови, щоб гранична похибка вимірювання 
не перевищувала допустимого значення 
. Допустима потужність споживача РХ , опори з'єднувальних провідників rпр. Опір з'єднувального провідника
r=10 -5 Ом у схемі подвійного моста (табл. 8).
Таблиця 8
| Параметри | Варіанти | |||||||||
| RХ, Ом | 0,003 | 0,75 | 5·106 | 8·10-4 | 0,06 | 0,15 | ||||
| dвим.доп,% | ±0,03 | ±0,04 | ±0,05 | ±0,04 | ±0,03 | ±0,04 | ±0,023 | 0,03 | ±0,03 | ±0,025 |
| РХ, Вт | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,1 | 0,5 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 |
| rпр, Ом | 0,005 | 0,01 | 0,005 | 0,006 | 0,001 | 0,006 | 0,015 | 0,007 | 0,002 | 0,003 |
| Варіанти | ||||||||||
| RХ, Ом | 0,005 | 0,6 | 2·107 | 0,03 | 0,1 | |||||
| dвим.доп,% | ±0,03 | ±0,04 | ±0,05 | ±0,025 | ±0,02 | ±0,03 | ±0,04 | ±0,05 | ±0,025 | ±0,02 |
| РХ, Вт | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 |
| rпр, Ом | 0,01 | 0,005 | 0,02 | 0,01 | 0,5 | 0,002 | 0,02 | 0,1 | 0,02 | 0,05 |
| Варіанти | ||||||||||
| RХ, Ом | 0,15 | 0,05 | 2,5 | 0,06 | 2·108 | 0,01 | 1,8 | |||
| dвим.доп,% | ±0,02 | ±0,03 | ±0,04 | ±0,05 | ±0,06 | ±0,02 | ±0,03 | ±0,04 | ±0,05 | ±0,06 |
| РХ, Вт | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 |
| rпр, Ом | 0,01 | 0,005 | 0,01 | 0,02 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | 0,1 | 0,005 | 0,00005 |
Задача 9. Вибрати схему вимірювання, модифікацію компенсатора постійного струму типу Р363 (див. табл. Д.4 додатка), та інші необхідні засоби вимірювальної техніки для вимірювання струму IX, напруги UX або електричного опору RX компенсаційним методом за умови, щоб гранична похибка вимірювання dвим.гр. не перевищувала допустимого значення dвим.доп. Допустима потужність споживача РХ (табл. 9).
Таблиця 9
| Параметри | Остання цифра шифру | |||||||||
| 0,01 | - | - | - | - | 0,3 | - | - | 0,002 | |
| - | - | - | - | - | - | - | |||
| - | - | - | - | 0,5 | - | - | - | ||
| - | - | 0,2 | - | - | 0,75 | - | - | 0,1 | - |
| dвим.доп,% | ±0,011 | ±0,025 | ±0,012 | ±0,025 | ±0,013 | ±0,015 | ±0,022 | ±0,016 | ±0,023 | ±0,017 |
| Варіанти | ||||||||||
|
| 0,015 | - | - | - | 0,3 | - | - | 7,5 | - | |
|
| - | - | - | - | - | - | ||||
|
| - | - | - | - | - | - | - | - | ||
|
| - | - | 1,0 | - | - | - | - | 0,5 | - | - |
| dвим.доп,% | ±0,022 | ±0,015 | ±0,033 | ±0,011 | ±0,021 | ±0,027 | ±0,015 | ±0,03 | ±0,01 | ±0,02 |
| Варіанти | ||||||||||
|
| 0,15 | - | - | - | - | - | 1,5 | - | ||
|
| - | - | - | - | - | - | ||||
|
| - | - | - | - | - | - | - | - | ||
|
| - | - | 0,5 | - | - | - | - | 0,9 | - | - |
| dвим.доп,% | ±0,015 | ±0,02 | ±0,03 | ±0,01 | ±0,02 | ±0,05 | ±0,01 | ±0,02 | ±0,03 | ±0,04 |
Задача 10. Вибрати схему, зразковий вимірювальний прилад (тип, систему, клас точності, границю вимірювання тощо), джерело живлення та регулівну апаратуру для метрологічної перевірки методом порівняння заданого вимірювального приладу (табл. 10)
Таблиця 10
| Параметри | Варіанти | ||||||||||||||||||||
| 10+- | |||||||||||||||||||||
| Перевірюваний прилад | 
| 
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
| Система | 
| 
| 
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
| Границя вимірювання | 3 А | 150В | 0,1А | 0,75В | 10А | 450В | 0,015А | 250В | 5А | 75В | |||||||||||
| Клас точності | 1,0 | 1,5 | 2,5 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,5 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | |||||||||||
| Продовження таблиці 10 Варіанти | |||||||||||||||||||||
| Перевірюваний прилад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
| Система |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
| Границя вимірювання | 5 А | 300В | 2,5А | 600В | 0,03А | 15В | 15мА | 220В | 15А | 150В | |||||||||||
| Клас точності | 1,0 | 1,5 | 2,5 | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 1,5 | 2,5 | 1,0 | 1,5 | |||||||||||
| Варіанти | |||||||||||||||||||||
| Перевірюваний прилад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
| Система |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
| Границя вимірювання | 50 А | 30В | 0,5А | 300В | 0,01А | 150В | 55мА | 110В | 1,5А | 250В | |||||||||||
| Клас точності | 1,0 | 1,5 | 2,5 | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 1,5 | 2,5 | 1,0 | 1,5 | |||||||||||
ЛІТЕРАТУРА