12508

Тұрақты токта физикалық шамаларды өлшеу (өлшеу аспабымен танысу – мультиметрмен)

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

1 Лабораториялық жұмыс. Тұрақты токта физикалық шамаларды өлшеу өлшеу аспабымен танысу – мультиметрмен 3.1 Жұмыстың мақсаты: Тұрақты токтағы электрлік кернеу ток қуат кедергіні өлшеу принципін тәсілдерін және әдістерін оқып үйрену метрологиялық өңдеу әдістерін

Казахский

2013-04-30

102.75 KB

77 чел.

1 Лабораториялық жұмыс. Тұрақты токта физикалық шамаларды өлшеу (өлшеу аспабымен танысу – мультиметрмен)

 

3.1 Жұмыстың мақсаты: Тұрақты токтағы электрлік кернеу, ток, қуат, кедергіні өлшеу принципін, тәсілдерін және әдістерін оқып үйрену, метрологиялық өңдеу әдістерін оқып үйрену, өлшеу нәтижесін шығару. Өлшеу жабдығы ретінде мультиметр қолданылады.

3.2 Тағайындалуы: GDM-393A түріндегі сандық мультиметр көп құрамды болып саналады.

3.4 Жұмысты орындау реті:

 

3.4.1 ЕВ-101 баспа платасын PU-2000 орталық                                                                 процессорға қойыңыз.

3.4.2  PS-1, PS-2 қоректендіру көзін нөлге қойыңыз, яғни реттеу тұтқасын сағат тіліне қарсы толық бұраңыз. Бұл лабораториялық жұмыста PS-1, PS-2 қоректендіру көзі  кернеумен қамтамассыздандырады.

3.4.3 3.1а суретінде көрсетілгендей PS-1 қоректендіру көзін  L1 шамына жалғаңыз.

 

 

 

 

     3.1 а - сурет                                        3.1 б – сурет

 

 

3.4.4 PS-1 қоректендіру көзінің кернеуді реттеу тұтқасын сағат тіліне толық бұраңыз. Шамның жану жарығын бақылаңыз. 

3.4.5 Кернеуді өлшеу

3.4.5.1 Мультиметрді тұрақты токты (DC) вольтметр режіміне  қосыңыз. 3.1б суретте көрсетілгендей вольтметрді L1 шамына параллель қосыңыз. Шамдағы кернеуді өлшеп, жазыңыз.

 

3 кесте Шамдағы өлшенген кернеудің мәндері

Кернеуді реттеу тұтқасы (PS-1)

Сағат тілі бойынша шеткі жағдайы

Ортаңғы жағдайы

Сағат тіліне қарама-қарсы шеткі жағдайы

ULмакс.

ULорт.

ULмин.

 11.48

6.25 

 2.0

Шамның жану жарықтығы

жоғары 

орташа 

әлсіз 

3.4.5.2 Мультиметрді тізбектен ажыратыңыз.

3.4.6 Токты өлшеу

3.4.6.1 Мультиметрді тұрақты токты (DC) амперметр режіміне қосыңыз, өлшеу аралығы 200мА. 2 суретте көрсетілгендей тізбектей тізбекке амперметрді L1 шамына қосыңыз. Шам арқылы өтетін токты өлшеп, жазыңыз.

  

 

 

 

 

 

 

 


 2 сурет – Амперметрдің шамға тізбектей қосылуы

 

 4 кесте  – Шамдағы өлшенген токтың мәндері

Кернеуді реттеу тұтқасы (PS-1)

Сағат тілі бойынша шеткі жағдайы

Ортаңғы жағдайы

Сағат тіліне қарама-қарсы шеткі жағдайы

ILмакс,мА

ILорт. мА

ILмин. мА

 73.4

 51.7

31.2

Шамның жану жарықтығы

жоғары 

орташа 

әлсіз 

 

          3.4.6.2 Мультиметрді тізбектен ажыратыңыз.

 

          3.4.7 Кедергіні өлшеу

          3.4.7.1 Мультиметрді омметр режіміне қосыңыз, өлшеу аралығы 200Ом дейін. 3 суретте көрсетілгендей омметрді L1 шамына параллель қосыңыз. Кедергінің мәнін өлшеп, жазыңыз.

 

 

 

 

 

 


3          сурет  – Кедергіні өлшеу

 

          3.4.8 Кедергіге бөлінген қуатты өлшеу

Кедергіге бөлінген қуат ток пен кернеудің көбейтіндісінен тұрады. Қуат ватт (Вт) арқылы өлшенеді. Қуатты үш негізгі деңгеймен анықтауға болады:

                                              P=U*I

 Алгебралық түрлендірудің көмегімен Ом заңының теңдеуін өзгертіп, қуатты кедергі шамасына байланыстырып мына теңдеуді табамыз

 

     

=U/I=16.6Ом

 

Шамның жану жарықтығы, шамда түрленген қуат арқылы анықталады. Бұл жұмыста қуат ток шамасының кернеуге көбейтілуі арқылы табылады. Әртүрлі кедергіден тұратын екі шамды қолданып, олардың жарықтылығын салыстырамыз. Берілген қуат бірдей болғанда, шамның жарықтығы бірдей болады.

3.4.9 Екі қоректендіру көзін 0 вольтқа қойып, 4 сұлбада көрсетілген тізбекті жинаңыз.

 


                                                                                                           

4          сурет Кернеу мен токты өлшеу 

    

3.4.9.1 PS-1 қоректендіру көзінің кернеуін L1 шамы жанғанша жоғарлатыңыз. L1 шамындағы кернеуді өлшеп, одан кейін L1 шамы арқылы өтетін токты өлшеңіз. Бұл мәндерді 5 кестеге жазыңыз.

 

 

5 кестеӨлшенген кернеу мен токтың мәндері

Шам, L1

U, В

I, мА

P, Вт

11.34 

72.6 

823.3 

    

3.4.9.2 PS-2 қоректендіру көзінің кернеуін L2 шамы мен L1 шамы бірдей жарықты бергенше жоғарлатыңыз. L2 шамы арқылы өтетін кернеу мен токтің мәндерін өлшеңіз. Өлшенген мәндерді 6 кестеге жазыңыз.

 

6 кесте – Өлшенген кернеу мен токтың мәндері

Шам, L2

U, В

I, Ма

P, Вт

 -11.27

37.4 

421.4 

 

3.4.9.3 L1 шамының жарықтығымен L2 шамының жарықтығы бірдей болу үшін L1 шамындағы кернеуді 7 кестеде көрсетілген қадам әдісі бойынша жоғарлатыңыз. Әрбір қадам үшін L1 және L2 шамдары арқылы өтетін ток пен кернеудің мәндерін 7 кестеге жазыңыз.

 

7 кесте – Әрбір қадам үшін өлшенген ток пен кереудің мәндері

Шам, L1

Шам, L2

U, В

I, мА

P, мВт

U, В

I, мА

P, Вт

5

 45.5

227.5 

4.97

 23

 114.31

6

 50.9

 305.4

 6.4

23.6 

 151.05

7

 55.4

 387.8

6.97

 27.3

190.281 

8

 59.4

 475.2

7.94

30.

239.79 

9

 63.5

 571.5

 8.94

 33.3

297.702 

10

 67.8

 678

 9.94

36.2 

359.83 

 

3.4.9.4 Екі қоректендіру көзін 0 кернеуіне қойып, тізбекті ажыратыңыз.

3.4.9.5 Екі шамның әрбір кернеу мәндері үшін формуланы қолданып қуатты есептеңіз.

 Бақылау сұрақтарына жауаптар:

 1. Дәлдік класының тағайындалуы.

Дәлдік сипаттамасы бойынша өлшеулер дәлдігі бірдей және дәлдігі бірдей емес болып бөлінеді. Дәлдігі бірдей – бұл сол және бір жағдайларда өлшеу құралдарымен дәлдігі бойынша бірдей орындалған, физикалық шамаларды өлшеу. Дәлдігі бірдей емес – әр түрлі жағдайларда өлшеу құралдарымен дәлдігі бойынша әр түрлі орындалған, физикалық шамаларды өлшеу. Осы өлшеулердің нәтижелерін өңдеу әдістемесі әр түрлі.

    2. Өлшеу әдістерінің негізгі және қосымша қателіктері деген не?

Өлшейтін физикалық шамаларды 2 топқа бөлуге болады:

- тікелей өлшенетін, олар берілген мөлшермен ұдайы өсірілуі және өіне ұқсастармен (ұзындық, масса) салыстырылуы мүмкін;

- өлшемдік түрлендіру операцияларының көмегімен, берілген дәлдікпен тікелей өлшенетін шамаларға (тығыздық, қуат) түрлендірілетін.

Тура өлшеудің мәні – бұл тікелей тәжірибелік деректерден, яғни өлшеу құралдарының көрсеткіштері бойынша шаманың ізделіп отырған мәнін табу.

Өлшемдік түрлендіру – ол кезде біртексіз түрлендірілетіндердің және физикалық шамамен түрлендірілгендердің өлшемдері арасындағы сәйкестік анықталатын операция. Q=F(x) теңдеуімен сипатталады. Бұл функция физика-лық заңдылықтар негізінде алынады. Жалпы жағдайда бұл кезде келесі операциялар болуы мүмкін:

- түрленетін шаманың физикалық тегінің өзгеруі;

- масштабты-сызықтық түрлендіру;

- масштабты-уақытша түрлендіру;

- сызықтық емес немесе функционалды түрлендіру;

- сигнал модуляциясы;

- сигналды кванттау және дискреттеу.

Қарапайым өлшеу физикалық шама мөлшерін көп мәнді өлшеммен рет-телетін, шығыстық шаманың мөлшерлерімен салыстырудан тұрады. Осыдан, біртекті шамалардың ара қатысын анықтау үшін физикалық құбылыстар мен процестерді пайдалану тәсілдерінің жиынтығы салыстыру әдісі деп аталады.

Өлшеулер санына байланысты бір еселік және көп еселік өлшеулерді ажыратады. Көп еселік өлшеулерді қателіктің кездейсоқ құраушысын азайту мақсатымен жүргізеді.

Өлшенетін шаманы өзгертуге қатысы бойынша өлшеулер статикалық және динамикалық болып бөлінеді. Берілген жіктеудің мақсаты нақты өлшеулер кезінде өлшенетін шаманы өлшеу жылдамдығын есепке алу қажеттілігі туралы шешім қабылдаудан тұрады.

3. Как задается класс точности омметра. Почему? Как найти абсолютную погрешность измеряемого сопротивления?

1. Абсолютная погрешность

Δ=хизм-хд – выражается в единицах измеряемой величины.

4. Қандай өлшеу жанама әдіс деп аталады? Жанама әдістің абсалюттік және салыстырмалы қателігі қалай анықталады?

Жанама деп ол кезде өлшенетін шаманың ізделіп отырған мәнін, сол мән мен бірдей жағдайларда жүргізілген, тура өлшеулерге ұшырайтын шама арасындағы белгілі тәуелділік бойынша табатын өлшеулер. Жалпы түрде Y, Q өлшенетін шамасын және тура өлшеулерге ұшырайтын, x1, х2 … хn шамаларын байланыстыратын тәуелділік мына түрде болады:

Q=f(x1, х2  хn)

Y=F(x1, х2…xn).

Жанама өлшеулер кезінде тәуелділіктер үш түрлі болуы мүмкін:

  1.  сызықтық

,

мұнда - тұрақты коэффициент;

  1.  сызықтық емес

,

мұнда ) – қандай да бір функция;

  1.  тәуелділіктің аралас типі

.

Y және Xi арасындағы байланыс түрі жанама өлшеулер қателіктерін есептеу әдістемесін анықтайды.

Бірнеше бір аттас шамаларды бір мезгілде өлшеу жүргізілетін өлшеулер жиынтық деп аталады, олар кезінде олардың ізделіп отырған мәнін теңдеулер жүйесін шешу арқылы табады.

Олардың арасындағы тәуелділікті анықтау үшін екі немесе бірнеше бір аттас емес шамаларды бір мезгілде өлшеу жүргізілетін өлшеулер бірлескен деп аталады. Жанама, бірлескен және жиынтық өлшеулер бір принципті маңызды ортақ қасиетпен біріктіріледі. Олардың нәтижелері өлшенетін шамалар мен тура өлшеулерге ұшырайтын шамалар арасындағы белгілі функционалды тәуелділіктер бойынша есептеумен анықталады. Айырмашылықтар тек функционалды тәуелділікте ғана болады.

5. Принцип работы омметра с магнитоэлектрическим измерительным прибором. Последовательная и параллельная схема. Уравнение шкалы.

Магнитоэлектрические Омметры

  1.  Последовательная схема омметра:

  

Объект измерения — сопротивление Rx.

Rд — добавочное сопротивление, ограничивающее ток через ИМ.

UИП — напряжение на источнике питания.

Тогда получим

Если напряжение питания изменяется, то показания прибора при том же самом сопротивлении, само собой, будут меняться. Чтобы этого избежать, применяют магнитный шунт (например, в тестерах): измеряют индукцию, подстраивая прибор под изменяющееся напряжение питания. Для настройки закорачивают контакты и «сдвигают» показания на ноль при помощи регулятора.

С учетом обратной пропорциональной зависимости α от Rx, шкала прибора мало того что будет иметь вид ∞..0. Она будет неравномерной! Поэтому на таких приборах всегда размещают дополнительную, равномерную шкалу, и нормируют погрешность по длине этой шкалы lшк; класс точности омметров обозначается в виде «числа с крышечкой внизу».

  1.  Параллельная схема омметра:

 

Практически аналогично предыдущему случаю, получим

Аналогичным образом анализируя это выражение, получим условие Rx << Rд, чтобы IИМ был преимущественно функцией Rx.

Шкала здесь, в отличие от предыдущего случая, будет иметь вид 0..∞.

Класс точности омметров находится в пределах

6. Что такое приведенная погрешность, как она находится? Какое значение она имеет для средств измерения?

    Приведенная погрешность

      γ= ΔN*100%

     Отношение абсолютной погрешности к некоторому нормирующему значению –                   приведенная погрешность.

7. Расскажите о преимуществах и недостатках прибора магнитоэлектрической системы. Приведите уравнение шкалы.

лектромеханические измерительные приборы (ЭИП) отличаются простотой, дешевизной, высокой надежностью, разнообразием применения, относительно высокой точностью.

Любой ЭИП состоит из ряда функциональных преобразователей, каждый из которых решает свою элементарную задачу в цепи преобразований. Так, самый простейший измерительный электромеханический прибор прямого преобразования (вольтметр, амперметр) состоит из трех основных преобразователей: измерительной цепи (ИЦ), измерительного механизма (ИМ) и отсчетного устройства (ОУ) (рис. 1).


Достоинства: простота конструкции и высокая надежность, хорошая перегрузочная способность, возможность работы в цепях постоянного и переменного токов, классы точности 1,0; 1,5; 2,5; частотный диапазон 45 Гц... 10 кГц; диапазон измерения по току 05...300 А (при прямом включении) и до 20 000 А с измерительным трансформатором тока (ИТТ); диапазон измерения по напряжению 1,5...60 В (при прямом включении) и до 6000 В с измерительным трансформатором напряжения (ИТН). Недостатки: большое собственное потребление энергии, невысокая чувствительность, неравномерная шкала, влияние внешних магнитных и температурных полей, частоты питающего напряжения на показания ЭМИП.

8. Класс точности прибора определен цифровой в кружочке. Что он характеризует и какой погрешностью определяется?

     Класс точности — обобщенная метрологическая характеристика СИ, задающая предел основной и дополнительной погрешностей СИ, а также ряд других характеристик.  Мультипликативная погрешность.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68937. Перевантаження операторів „«“ і „»“ 45 KB
  Оператор виведення називається оператором вставки insertion opertor тому що він вставляє символи в потік. Функції що перенавантажують оператори вставки і витягання називаються функціями вставки inserters і витягання extrctors відповідно. Створення власних функцій вставки...
68938. Створення власних маніпуляторів 41.5 KB
  Систему введення-виводу можна удосконалити, створивши свої власні маніпулятори. Ця можливість є важливою по двох причинах. По-перше, можна зосередити декілька операцій введення-виводу в одному маніпуляторі. Наприклад, досить часто в програмах виконується одна і та ж послідовність операцій введення-виводу.
68939. Історія об’єктно-орієнтованого програмування 35.5 KB
  Оскільки стимулом розробки мови C++ було об’єктно-орієнтоване I програмування (ООП), необхідно розуміти його основні принципи. Обєктно-орієнтоване програмування — досить могутній механізм. З моменту винаходу комп’ютера методології програмування різко змінилися, в основному із-за зростаючої складності програм.
68940. Класи та об’єкти в мові С++ 45 KB
  Клас є абстрактним типом даних, який визначається користувачем, і є моделлю реального обєкту у вигляді даних і функцій для роботи з ними. Дані класу називаються полями (по аналогії з полями структури), а функції класу — методами. Поля і методи називаються елементами класу.
68941. Контейнери 23.5 KB
  Іншими словами ви оголошуєте клас який містить члени даних які самі є екземплярами інших класів або покажчиками на інші класи. За допомогою контейнера класгосподар отримує доступ до відкритих членів класів що містяться. Деякі знавці C вважають за краще використовувати контейнери а не множинне спадкоємство...
68942. Inline функції 36.5 KB
  Визначення функцій що підставляються усередині класу Мова C володіє важливою властивістю: у нім існують функції inline functions що підставляються які широко використовуються в класах. Щоб замінити виклик функції підстановкою перед її визначенням слід вказати слово inline.
68943. Статичні члени класу 43.5 KB
  Якщо перед оголошенням змінної-члена поставити ключове слово static, компілятор створить тільки один екземпляр цієї змінної, який використовуватиметься всіма об’єктами даного класу. На відміну від звичайних змінних-членів, статичні змінні-члени не копіюються для кожного об’єкту окремо.
68944. Статичні функції-члени 28 KB
  Функції-члени також можуть бути статичними, але на них розповсюджується декілька обмежень. Вони мають прямий доступ тільки до інших статичних членів класу. (Зрозуміло, глобальні функції і дані також доступні статичним функціям-членам.) Статична функція-член не має покажчика this.
68945. Передача об’єктів функціям. Повернення об’єктів 37.5 KB
  Об’єкти можна передавати функціям, як звичайні змінні. Для цього застосовується звичайний механізм передачі параметрів по значенню. Не дивлячись на зовнішню простоту, цей процес може привести до несподіваних наслідків, що стосуються конструкторів і деструкцій.