42198

Повiрка цифрових та аналогових омметрiв

Лабораторная работа

Физика

Програма роботи У процесі підготовки до заняття студенту потрібно ознайомитись з методикою повірки омметрів згідно ГОСТ 9. Здійснити повірку цифрових універсальних омметрів типу В7 – 20 та В7 – 16А.1 Будова аналогових омметрів Омметрами називають прилади прямої дії які служать для безпосереднього вимірювання активних опорів. Перевага двохрамочних омметрів у тому що їх покази не залежать від напруги джерела живлення.

Украинкский

2013-10-27

144.5 KB

9 чел.

Лабораторна робота №5

Повiрка цифрових та аналогових омметрiв

5.1 Мета роботи

        Ознайомлення з принципом дiї та будовою цифрових та аналогових омметрiв, з методикою та правилами їх повiрки. Отримання  практики у застосуваннi i повiрцi омметрiв рiзних систем та конструкцiй.

5.2 Програма роботи

У процесі підготовки до заняття студенту потрібно ознайомитись з методикою повірки омметрів згідно ГОСТ 9.366 – 79. Здійснити повірку аналогового омметра типу М218. Здійснити повірку цифрових універсальних омметрів типу В7 – 20 та В7 – 16А. Здійснити обробку результатів повірки і зробити висновки по роботі.

5.3 Теоретичні відомості

5.3.1 Будова аналогових омметрів

Омметрами називають прилади прямої дії, які служать для безпосереднього вимірювання активних опорів. По принципу дії вони поділяються на три групи: 1) однорамочні з магнітоелектричним вимірювальним механізмом і механічним протидіїючим моментом; 2) двохрамочні з магнітоелектричним логометром; 3) електронні (цифрові) омметри. Аналогові омметри, як правило, виготовляються з двома схемами вимірювальних механізмів: послідовною і паралельною. В якості вимірювального механізму в однорамочних омметрах використовують мікроамперметр, шкала якого прокалібрувана в омах. У двохрамочних омметрах використовується логометр. Перевага двохрамочних омметрів у тому, що їх покази не залежать від напруги джерела живлення. Принципові схеми аналогових омметрів приведенні на рисунку 5.1.

Послідовні схеми включення вимірювального опору Rх використовуються для вимірювання середніх і великих опорів, а паралельне – для вимірювання середніх і малих. Перехід від одної схеми до другої здійснюється перемикачем діапазонів. Як видно з рисунка 5.1 "а", в однорамковому омметрі з послідовною схемою через вимірювальний механізм протікає струм

 ,

    (5.1)

де Uв - напруга джерела живлення, ru - опір вимірювального механізму, Rg - додатковий опір, Rx - вимірюваний опір. Rg включається в схему з метою обмеження струму і регулювання напруги живлення. При Rx=0 значення струму Iu буде максимальне, а при Rx= струм рівний нулю.

Кут повороту рухомої рамки вимірювального механізму пропорційний  струму, що протікає через рамку

,

        (5.2)

,

(5.3)

Підставляючи значення струму в формулу (5.1), отримаємо

де СІ - коефіцієнт пропорціональності. При постійному відношенні UвІ  кут повороту залежить тільки від значення Rx, що дозволяє прокалібрувати шкалу омметра в омах. Однак напруга Uв живлячої батареї не є незмінною. Для того, щоб виключити похибку, викликану вимірюванням напруги батареї, омметр оснащений спеціальним пристроєм (змінним або магнітним шунтом), дозволяючим встановлювати відношення Uві .

                                           

Умовні позначення:   Б - джерело живлення,

К - кнопка,

Rg - додатковий опір,

Ru і Iu - опір і струм в рамці установки,

R0 i I0 - опір і струм кола вимикаючої рамки,

Rх - вимірюваний опір.

Рисунок  5.1 – Принципові схеми аналогових омметрів

а - однорамковий з послідовною схемою,

б - однорамковий з паралельною схемою,

в - двохрамковий з послідовною схемою,

г - двохрамковий з паралельною схемою.

Для цього замикають кнопку К, виключаючи із вимірювального кола опір Rх, і поворотом ручки регулюючого механізма встановити стрілку омметра на нульову поділку. Ця операція повинна проводитись перед кожним вимірюванням. Джерелом похибки в схемі "а" служить опір ru, вплив якого замітно позначиться при вимірюванні малих опорів. Щоб уникнути цієї похибки при вимірюваннях малих опорів, використовують паралельну схему включення (рисунок 5.1"б"). У цьому випадку струм, що протікає через вимірювальний механізм

,

(5.4)

,

(5.5)

І - загальний струм в вимірювальному колі омметра

,

      (5.6)

Кут повороту рухомої рамки, як і в першому випадку, =IA/CX і шкала може бути прокалібрована в омах, але регулювання відношення UвІ проводиться відносно поділки із знаком .

Двохрамкові омметри з логометричним вимірювальним механізмом не залежать від нестабільності напруги джерела живлення, так як кут повороту рухомої рамки логометра - залежить тільки від відношення струмів, що протікають через рамки

,

 (5.7)

В свою чергу

,

                 (5.8)                                                                        

,

(5.9)

Таким чином, для схеми 5.1 "в"

,

(5.10)

а для схеми 5.1 “г”

,

      (5.11)

Живлення логометрів може здійснюватись, як від батареї, так і від сітки змінного струму через трансформатор і випрямляч. Незалежність показів двохрамочних омметрів від напруги живлення використвується для створення логометрів, що потребують порівняно великі напруги живлення, які звичайно виробляються магнітоелектричними ручними генераторами постійного струму, встроєними в прилад.

Широке застосування знаходить омметр-логометр типу М218, який має вісім меж вимірювання, що дозволяє з його допомогою вимірювати опір від 0,1 Ом до 10 МОм. Живлення приладу здійснюється від мережі змінного струму. Прилад має послідовну і паралельну схеми вимірювання. Якщо вимірюваний опір більше 100 Ом, то включають послідовну схему, і відлік ведеться по чорній шкалі з білими затискачами, а якщо Rx меньше 100 Ом, то включають паралельну схему і користуються червоною шкалою і червоними затискачами.

5.3.2 Будова цифрових омметрів

Цифрові омметри, як правило, будуються на базі цифрових вольтметрів (мультиметри) або цифрових мостів постійного струму. В основу принципу роботи мультиметрів покладений компенсаційний метод вимірювання, при якому невідома напруга Ux порівнюється з еталонною Uе (компенсуючою). При цьому цифрове вимірювання невідомого опору Rх здійснюється шляхом його перетворення в напругу, частоту або інтервал часу. В омметрах з використанням цифрових мостів здійснюється зрівноваження Rx з наступною цифровою індикацією полученого результату.

Найбільше розповсюдження на даний час одержали мультиметри часо-імпульсної системи. До них відносяться універсальні прилади В7-16А і В7-20. Ці прилади складаються з чотирьох основних функціональних вузлів (блоків): 1) вхідний перетворювач;2) блок автоматики; 3) блок живлення; 4) блок індикації. Функціональна схема пристрою мультиметрів часово-імпульсної системи приведена на рисунку  5.2.

,

(5.12)

Вхідний перетворювач перетворює вимірюваний опір Rx у пропорційну йому напругу Ux. Він складається із джерела опірної напруги U0 , набору баластних резисторів і підсилювача постійного струму, представляючих собою опірне джерело струму І0. Цей струм, проходячи через вимірюваний опір, створює на ньому падіння напруги Ux, пропорційне Rx

У блоці автоматики, який складається із генератора тактових імпульсів (ГТІ), сигнального Кс і нульового Ко компараторів, напруга Ux порівнюється з еталонною Uе, створеною генератором розгорткової напруги (ГРН), яке неперервно вимірюється або по лінійному, або по експоненціальному закону, в залежності від конструкції мультиметра. Порівняння здійснюється з допомогою блока компараторів. Кожний компаратор має два входи. На перші входи обох компараторів подається еталонна розгорткова напруга. На другий вхід сигнального компаратора поступає вимірювана напруга. В момент рівності Uе=Ux сигнальний компаратор видає короткий імпульс, який відкриває вхід селектора блока індикації. В момент, коли Uе=0, нульовий компаратор видає імпульс, який закриває вхід селектора. Інтервал часу між моментами спрацьовування компараторів пропорційний вимірювальній напрузі Uх. =k*Ux*T0, де k - коефіцієнт пропорційності, Т - період проходження тактових імпульсів, які виробляються ГТІ. У мультиметра В7-20 Т0=20mS , а у В7-І6А можуть встановлюватись три значення: 1mS, 20mS або 100mS. Інтервал часу вимірюється блоком індикації. Це здійснюється шляхом підрахунку кількості опорних імпульсів, які виробляються кварцовим генератором опорної частоти (ГОЧ), встигаючих пройти через селектор за час .

 

Умовні позначення:   ГРН - генератор розгорткової напруги,

ГТІ - генератор тактових імпульсів,

ГОЧ - генератор опорної частоти,

Кс - компаратор сигнальний,  

Ко - компаратор нульовий.

Рисунок 5.2 – Функціональна схема мультиметра часо-імпульсної системи

Індикаторний лічильник підраховує число імпульсів опорної частоти (пачки імпульсів),які надійшли на нього у двійково-десятковому коді (8-4-2-1), потім з допомогою дешифратора перетворює їх в десятковий код і видає інформацію на індикаторні лампи цифрового табло. Мультиметри в порівнянні з магнітоелектричні омметрами мають ряд переваг: вони забезпечують високу швидкодію і точність вимірювання, при цьому  усуваються суб’єктивні помилки спостерігача. Похибки вимірювання опору мультиметрами визначаються нестабільністю опорного джерела  струму, чуттєвістю компараторів, нелінійністю еталонної напруги Uет розгортки і рівнем квантування відношення /to   

,

 (5.13)

Повна абсолютна похибка складається із інструментальної похибки і і похибки квантування q. В свою чергу інструментальна похибка складається із систематичної с і випадкової 

=q++c,

(5.14)

 Похибка квантування q залежить від рівня ступеня квантування q, яка звичайно дорівнює одиниці молодшого розряду цифрового відлікового пристрою. Загальна відносна похибка мультиметрів буває порядку 0,1%, в той час, як у аналогових омметрів вона становить приблизно 4%.

5.3.3. Повірка омметрів

При повірці магнітоелектричних омметрів виконуються наступні операції: зовнішній огляд, опробування, визначення зрівноваженості рухомої частини, визначення основної похибки і варіації показів.

Визначення основної похибки і варіації показів проводять шляхом вимірювання  омметром, який повіряється, відомого опору, вітвореного взірцевою мірою. Як робочі еталони   використовують магазини опорів з класом точності не нижче 0,5, які забезпечують можливість вимірювання R0 ступенями які не перевищують 0,1 значення межі допустимої основної похибки приладу що повіряється. Для визначення похибки до омметра що повіряється підключається взірцевий магазин опорів і, змінюючи опір магазина, встановлюють стрілку омметра на оцифровані поділки шкали. Відлік дійсного значення опору R0 проводять з магазину опорів. Значення абсолютної похибки розраховують за формулою

,

(5.15)

де Rx  - покази омметра.

Визначення похибки на кожній оцифрованій відмітці шкали проводять два рази: один раз, підводячи стрілку омметра до повірочної відмітки шкали зліва (в), а другий раз - справа (н). Варіацію обчислюють по формулі В=|в-н|. Межа допустимої похибки (в омах) розраховують по формулі

,

(5.16)

де Кп - клас точності  омметра, який повіряється Rк - верхня межа піддіапазона вимірювання.

Повірка цифрових омметрів (ГОСТ 9.366-79) включає наступні операції: зовнішній огляд, опробування, провірка метрологічних параметрів. При опробуванні слід переконатись, що омметр працює на всіх піддіапазонах і в режимі "Калібровка" його покази відповідають калібровочному числу. Провіряється також встановлення нуля.

Одночасно провіряють справність індикаторних ламп на цифровому таблі. Основну похибку визначають методом прямого вимірювання взвірцевих опорів класу не нижче 0,01. Магазин взірцевих опорів повинен дозволяти регулювати опір ступенями, не превищуючими 0,1 одиниці молодшого розряду омметра. Абсолютну похибку обчислюють за формулою =Rx-R0 . Приведену похибку – по формулі

,

(5.17)

де Rк - верхня межа піддіапазона вимірювання омметра, R0 - взірцевий опір. Похибка приладу що повіряється не повинна перевищувати допустимих значень. Межа допустимих основних похибок для мультиметра В7-20

,

(5.18)

для мультиметра В7-І6А    

,

(5.19)

5.4 Порядок виконання роботи

Під час лабораторного заняття студенти повинні провести повірку омметра М128, мультиметрів В7 – 16А та В7 – 20. Результати повірки оформити протоколами.

5.4.1 Повірка дворамочного омметра типу М218

Ввімкнути прилад в мережу змінного струму 220В, 50Гц. Перемикач межі встановити в положення “1 – 10”. Підключити до червоних затискачів зразковий магазин опорів і виставити на ньому значення 0.9. Ввімкнути вимірюючий тумблер. При цьому засвічується сигнальна лампочка приладу. Змінюючи опір магазину, підвести стрілку приладу до першої оцифрованої відмітки шкали із сторони менших значень і провести відлік показів магазину опорів. Вимкнути  тумблер та записати результати вимірювань в протокол №1. Вирахувати абсолютну похибку. Таким же чином визначити похибки на кожній оцифрованій відмітці шкали, плавно підводячи стрілку омметра спочатку із сторони менших а потім із сторони більших значень. Вирахувати похибку та варіацію. Результати повірки записати в протокол. Таким же чином провести повірку на всіх інших піддіапазонах вказаних викладачем.Побудувати графік залежності приведеної похибки  в точках повірки.


Протокол №1

повірки омметра типу М218, №________, рік виготовлення ________

клас ________

Умови повірки: температура ______, положення у просторі ________________

Повірка проводилась за допомогою магазинів опорів типу __________,

класу ______

Результати повірки

Оциф-ровані поділ-ки

шкали

Межа вимі-

рювання

Покази робочого еталона R0, Ом

Варіа-ція

Ом

Похибки

Пря-мий

хід

Зво-ротній хід

середня абсо-лютна

Ом

приве-дена

%

Таблиця 5.1 – Результати повірки омметра типу М218

5.4.2 Повірка універсального цифрового омметра типу В7 – 20

Перед повіркою підготувати омметр до роботи в наступному порядку:

1) підключити прилад до мережі 220В;

2) перемикач “РОД РАБОТЫ” встановити в положення “mA”, замкнути між собою затискачі “0” та ”IR”. На цифровому табло повинні бути нулі у всіх розрядах;

3) встановити перемикач “Предел” в положення “1”, перемикач “РОД РАБОТЫ” в положення “R” і перевірити калібровку приладу;

4) з`єднати перемичкою затискачі “0” та “ “, а перемикач “РОД РАБОТЫ” перевести в положення “к”;

5) зібрати схему повірки (рисунок 5.1).

Повірка проводиться для нижнього піддіапазону (межа вимірювання) по шести точках: (100, 300, 500, 700, 900 та 1000) Ом, на інших межах – по трьох точках: (0.1, 0.5, 0.9) Rк, де Rк – верхне значення опору на межі, що повіряється. Результати повірки записати в протокол №2.

Побудувати графік залежності приведеної похибки  в точках повірки.

Протокол №2

Повірки мультиметра В7 – 20 №________, рік виготовлення______

Умови повірки: температура______, напруга мережі живлення____В

частота____Гц

Таблиця 5.2 – Результати повірки цифрового омметра типу В7-16А (В7-20)

Межа

вимірю-

вання

Точки

повірки

В7 – 20

Покази

магазину опорів

Абсо-лютні похибки

Максим.

абсол.

похиб.

max, Ом

Приведена

похиб-ка,

, %

Rк, Ом

R0`, Ом

R0``, Ом

`, Ом

``, Ом

Примітки: допустима приведена похибка і варіація не повинні перевищувати  номінальних значень.

5.4.3 Повірка універсального цифрового омметра типу В7 – 16А

Підготувати омметр до роботи згідно додатку 1. Після 10-ти хвилинного прогріву встановити перемикач “ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ” на найменше значення, перемикач “РОД РАБОТЫ” – в положення “U – I – S” і, закоротивши вхід “100VR”,  за допомогою ручки “0” встановити на індикаторному табло “0000” з рівноважною зміною знаку полярності. Тоді, перемкнувши “РОД РАБОТЫ” в положення “ “ (калібровка), ручкою “ “ встановити на табло покази “9.022”. Встановити перемикачі “ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ” та “РОД РАБОТЫ” в положення “100” та “R”. Органами регулювання встановити на табло “0000”. Закоротити гнізда “100VR” і “89.8к”. Ручкою “ “ встановити на табло число 89.80 кОм. Встановити перемикач “ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ” в положення “10М” і закоротити вхід “100VR”. Перемикачами регулювання нуля встановити нульові покази на цифровому табло. З`єднати між собою гнізда “100VR” та “8.98М”. За допомогою органів калібровки встановити покази на індикаторному табло 8.980 МОм. Закінчивши калібровку приладу, поставити перемикач “ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ” в положення “1”, зібрати схему повірки, аналогічну приведеній на рис. 4.1. і провести повірку прилада на першому піддіапазоні в тому ж порядку та за тою же методикою, що викладена в попередньому пункті. Результати повірки записати в протокол №3, аналогічний протоколу №2.Побудувати графік залежності приведеної похибки  в точкахповірки.

5.5 Обробка результатів вимірювань приладу

5.5.1 Абсолютна похибка приладу визначається:

при прямому ході

 

,

  (5.20)

при зворотньому ході           

,

 (5.21)

5.5.2 Приведена похибка приладу визначається з виразу 5.17.

де  – максимальна абсолютна похибка,

    –  нормоване значення, чисельно рівне діапазону вимірювання.

5.6 Контрольні запитання

5.6.1 На які групи діляться омметри по принципу дії ?

5.6.2 З чого складаються стрілочні омметри з однорамочним вимірювальним механізмом ?

5.6.3 Чим відрізняються однорамкові омметри з послідовними і паралельними схемами ?

5.6.4 Опишіть будову двохрамкових омметрів ?

5.6.5 В яких випадках застосовуються послідовна, а в яких паралельна вимірювальні схеми ?

5.6.6 У чому перевага двохрамкових омметрів перед однорамковими ?

5.6.7 Від чого залежить кут повороту однорамкових омметрів ?

5.6.8 У чому принцип роботи цифрових мультиметрів часо-імпульсної системи ?

5.6.9 З яких основних функціональних вузлів складаються мультиметри часо-імпульсної системи ?

5.6.10 У чому переваги цифрових омметрів в порівнянні з магнітоелектричними ?

5.6.11 Які операції виконують при повірці аналогових омметрів ?

5.6.12 Порядок визначення основної похибки і варіації аналогових омметрів ?

5.6.13 Які операції включає в себе повірка цифрових омметрів ?

5.6.14 Що таке “калібровка” і для чого вона використовується ?

5.6.15 У чому відмінність методики повірки цифрових омметрів від аналогових?

5.6.16 Як визначаються допустимі значення похибок цифрових омметрів ?

5.6.17 Наведiть схему повiрки цифрових омметрiв.

PAGE  37


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11131. Определение перемещений при изгибе методом начальных параметров. Определение перемещений в балках переменного сечения 396 KB
  Определение перемещений при изгибе методом начальных параметров. Определение перемещений в балках переменного сечения Определение перемещений при изгибе методом начальных параметров Определение перемещений методом непосредственного интегрирования дифференциаль...
11132. Определение перемещений в упругих системах. Общие понятия 632 KB
  Определение перемещений в упругих системах. Общие понятия Обобщенные силы и перемещения Ранее нами были рассмотрены некоторые частные способы определения перемещений удобные при решении простейших задач. Начало возможных перемещений и закон сохранения энергии по...
11133. Определение перемещений в упругих системах. Метод мора. Способ верещагина 518 KB
  Определение перемещений в упругих системах. Метод мора. Способ верещагина. Метод Мора Рассмотрим произвольную плоскую стержневую систему нагруженную заданными силами рис. 2.3.1. Усилия в произвольном сечении обозначим через . Пусть требуется определить перемещени
11134. Статическая неопределимость. Построение внутренних силовых факторов для плоских рам 606.5 KB
  Статическая неопределимость. Построение внутренних силовых факторов для плоских рам. Статическая неопределимость. С простыми статически неопределимыми системами мы уже сталкивались при расчете статически неопределимых стержней работающими на чистое растяжение–с
11135. Статическая неопределимость. Канонические уравнения метода сил 617.5 KB
  Статическая неопределимость. Канонические уравнения метода сил. Канонические уравнения метода сил. Дополнительные уравнения перемещения удобно составлять в так называемой канонической форме т. е. по определенной закономерности. На рисунке 2.5.1 а показана один раз с...
11136. Сложное сопротивление. косой изгиб. изгиб с растяжением 701.5 KB
  Сложное сопротивление. косой изгиб. изгиб с растяжением. Сложное сопротивление. Под сложным сопротивлением подразумевают различные комбинации ранее рассмотренных простых напряженных состояний брусьев растяжение сжатия кручения и изгиба В общем случае нагружени...
11137. Сложное сопротивление. Изгиб с кручением 589.5 KB
  Сложное сопротивление. Изгиб с кручением. Круглые валы. Когда в поперечном сечении бруса равен нулю только один внутренний силовой фактор – продольная сила такой вид деформации называют изгибом с кручением. Изгибу с кручением подвергаются валы различных видов меха
11138. Сложное сопротивление. Расчет пространственных стержней 593 KB
  Сложное сопротивление. Расчет пространственных стержней. Построение эпюр внутренних силовых факторов для пространственных стержней. В конструкциях встречаются стержневые системы ось которых не лежит в одной плоскости а так же и плоские системы находящиеся под воз
11139. Продольный изгиб 1.33 MB
  Продольный изгиб. Устойчивое и неустойчивое упругое равновесие До 2й половины 19 века единственным критерием прочности инженерных сооружений принималась величина действующих напряжений т. е. считалось что если напряжения не превосходят некоторого предела зависяще