51393

Прямые измерения активного электрического сопротивления.(Измерения омметром, мультиметром и мостом)

Лабораторная работа

Физика

Цель работы Получение навыков измерения активного электрического сопротивления далее сопротивления. Ознакомление с методами измерения активного сопротивления. Сведения необходимые для выполнения работы Перед выполнением работы повторите вопросы обработки и представления результата прямых и косвенных измерений и ознакомьтесь со следующими вопросами: Измерение электрического сопротивления постоянному току методами непосредственной оценки и сравнения с мерой.

Русский

2014-02-10

1.4 MB

37 чел.

Работа 3.8. Прямые измерения активного электрического сопротивления.(Измерения омметром, мультиметром и мостом)

1. Цель работы

Получение навыков измерения активного электрического сопротивления (далее сопротивления). Ознакомление с методами измерения активного сопротивления. Приобретение сведений об устройстве и характеристиках некоторых омметров.

2. Сведения, необходимые для выполнения работы

Перед выполнением работы повторите вопросы обработки и представления результата прямых и косвенных измерений и ознакомьтесь [4, 5, 6, 10, 14, 15] со следующими вопросами:

  •  Измерение электрического сопротивления постоянному току методами непосредственной оценки и сравнения с мерой.
  •  Причины возникновения и способы учета погрешностей при прямых и косвенных измерениях электрического сопротивления.
  •  Устройство, принцип действия и основные характеристики электромеханических омметров.
  •  Устройство, принцип действия и основные характеристики электронных (аналоговых и цифровых) омметров.
  •  Устройство, принцип действия и основные характеристики измерительных мостов постоянного тока.
  •  Содержание и способы реализации методов измерения, используемых при выполнении работы.
  •  Устройство и характеристики средств намерений, используемых при выполнении работы.

Прямые измерения сопротивления производятся как приборами непосредственной оценки ‒ омметрами, так и методом сравнения с помощью измерительных мостов. Омметры и мосты бывают электромеханическими, электронными и цифровыми.

Основным элементом электромеханического омметра является магнитоэлектрический механизм или магнитоэлектрический логометр. В зависимости от схемы они предназначены для измерения либо больших (от единиц ом до десятков или сотен мегаом), либо малых (менее 1 Ом) активных сопротивлений. Многопредельные омметры могут объединять эти схемы в одном приборе. Логометрические омметры имеют достоинства, вытекающие из независимости показаний от напряжения питания. Погрешность омметров рассматриваемых типов обычно лежит в диапазоне от одного до нескольких процентов, причем она неодинакова на разных участках шкалы и резко возрастает на обоих ее концах.

Большие сопротивления (до 1010—1017 Ом) измеряются электронными мегаомметрами и терраомметрами, которые обычно включают в себя измерительные усилители, обеспечивающие высокое входное сопротивление прибора.

Цифровые омметры, как правило, входят в состав цифровых мультиметров. Такие омметры позволяют измерять сопротивления в диапазоне от десятых долей ом до десятков мегаом. Например, многопредельный омметр, входящий в состав миниатюрного цифрового мультиметра М832, позволяет измерять сопротивления в диапазоне от 0,1 Ом до 2 МОм с приведенной погрешностью около 1%.

Одинарные мосты постоянного тока широко применяются для измерения сопротивления средних значений (от 1 Ом до 1010 Ом). Измерительный мост представляет собой стационарный или переносной прибор с набором магазинов сопротивлений, соединенных в мостовую схему. Индикатором нуля обычно служит гальванометр магнитоэлектрической системы. Гальванометр может быть встроенным в прибор или наружным, так же как батарея или блок питания. Погрешности резисторов, входящих в состав моста, вносят основной вклад в погрешность измерения. Значительная погрешность, особенно при малых значениях измеряемых сопротивлений, может быть обусловлена влиянием сопротивления соединительных проводов, при помощи которых измеряемое сопротивление подключается к зажимам. Измерение больших сопротивлений затруднено малой чувствительностью схемы и влиянием паразитных проводимостей. Типичные значения приведенной погрешности при измерении сопротивления одинарным мостом составляют 0,005-1,0%. Однако при измерении больших сопротивлений погрешность может составлять от 5 до 10%. Для измерения малых сопротивлений применяют двойные мосты, схемы которых позволяют исключить влияние сопротивления проводников и контактов на конечный результат. Пределы измерений двойных мостов охватывают область сопротивлений от 10 -8 Ом до 1000 Ом, погрешность измерения составляет от 0,1 до 2%.

3. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд представляет собой LabVIEW компьютерную модель, располагающуюся на рабочем столе персонального компьютера. На стенде (рис. 3.8.1) находятся модели электромеханического омметра, цифрового мультиметра, измерительного моста постоянного тока, магазина сопротивлений и трехпозиционного переключателя.

При выполнении работы модели средств измерений и вспомогательных устройств служат для решения описанных ниже задач.

Рис. 3.8.1. Модель лабораторного стенда на рабочем столе компьютера при выполнении работы 3.8(1 – цифровой мультиметр, 2 – магазин сопротивлений, 3 – электромеханический омметр, 4 – измерительный мост, 5 – трехпозиционный переключатель)

Модели электромеханического омметра и цифрового мультиметра используются при моделировании процесса прямых измерений активного электрического сопротивления методом непосредственной оценки.

Модель измерительного моста постоянного тока используется при моделировании процесса прямых измерений активного электрического сопротивления методом сравнения с мерой.

Модель магазина сопротивлений используется при моделировании работы регулируемой меры активного электрического сопротивления.

В процессе выполнения работы модель трехпозиционного переключателя используется для моделирования различных схем электрического соединения измерительных приборов.

Схема включения приборов при выполнении работы приведена на рис. 3.8.2.

4. Рабочее задание

4.1. Запустите программу лабораторного практикума и выберите лабораторную работу 3.8 «Прямые измерения активного сопротивления» в группе работ «Измерение электрических величин». На рабочем столе компьютера автоматически появятся модель лабораторного стенда с моделями средств измерений и вспомогательных устройств (рис. 3.8.2) и окно созданного в среде MS Excel лабораторного журнала, который служит для формирования отчета по результатам выполнения лабораторной работы.

4.2. Ознакомьтесь с расположением моделей отдельных средств измерений и других устройств на рабочем столе. Включите модели средств измерений и опробуйте их органы управления. В процессе опробования убедитесь в том, что измерительный мост можно сбалансировать, а показания электромеханического омметра и мультиметра меняются по мере изменения сопротивления магазина сопротивлений.

4.3. После того как вы убедитесь в работоспособности приборов, подготовьте к работе модель омметра, мультиметра и измерительного моста:

  •  включите омметр (после включения на лицевой панели модели загорится световой индикатор);
  •  откалибруйте омметр. Выберите режим измерения омметра, соответствующий минимальным измеряемым сопротивлениям («Ω»), и подключите к входу прибора бесконечно большое сопротивление (разрыв цепи), затем ручкой «Уст. ∞» установите стрелку на деление шкалы, обозначенное «∞». Выберите режим измерения омметра, соответствующий максимальным измеряемым сопротивлениям («kΩ˟100»), и подключите к входу прибора нулевое сопротивление (короткое замыкание цепи), затем ручкой «Уст. 0» установите стрелку на нулевое деление шкалы;
  •  включите цифровой мультиметр и переведите его в режим измерения сопротивления с автоматическим выбором пределов АВП (на лицевой панели модели загорится соответствующий световой индикатор);
  •  включите измерительный мост (после включения на лицевой панели модели загорится световой индикатор), выключите все модели.

4.4. Приступите к выполнению заданий лабораторной работы.

Задание 1. Измерение активного электрического сопротивления методом непосредственной оценки

а. Установите значение сопротивления магазина равным 100 кОм.

b. Пользуясь трехпозиционным переключателем, подключите последовательно измеряемое сопротивление к входам омметра и мультиметра.

с. Снимите последовательно показания омметра и мультиметра.

d. Запишите в отчет показания омметра и мультиметра, а также сведения о классе точности использованных приборов

е. Повторите измерения по пп. а-d, последовательно устанавливая сопротивление магазина равным 10 кОм, 1 кОм, 100 Ом, 10 Ом и 1 Ом.

Задание 2. Измерение активного электрического сопротивления методом сравнения|

а. Установите значение сопротивления магазина равным 100 кОм.

b. Пользуясь трехпозиционным переключателем, подключите измеряемое сопротивление к входу измерительного моста.

c. Используя восьмидекадный переключатель и переключатель «Грубо/Точно», добейтесь баланса измерительного моста.

d. Снимите показания измерительного моста.

e. Запишите в отчет показания измерительного моста, а также сведения о его классе точности.

f. Повторите измерения по пп. а-е, последовательно устанавливая сопротивление магазина равным 10 кОм, 1 кОм, 100 Ом, 10 Ом и 1 Ом.

4.5. Сохраните результаты.

4.6. После сохранения результатов закройте приложение LabVIEW и, при необходимости, выключите компьютер.

5. Оформление отчета

Отчет должен быть оформлен в соответствии с требованиями, приведенными во введении, а также содержать графики зависимости абсолютной и относительной погрешностей измерений от результатов измерений с выделенными на них полосами допустимых погрешностей.

Рекомендованная форма таблиц для записи результатов приведена ниже.

Таблица 3.8.1. Результаты измерений сопротивления с помощью электромеханического омметра(класс___, предел___) и цифрового мультиметра(класс___, предел___)

Показания магазина сопротивлений, кОм(Ом)

Показания мультиметра, кОм(Ом)

Показания электромеханического омметра, кОм(Ом)

Погрешность мультиметра

Погрешность аналогового прибора

Результат измерений, Ом

абсолютная, Ом

относительная, %

абсолютная, Ом

относительная, %

цифровой мультиметр

электромеханический омметр

расчет

эксперимент

расчет

эксперимент

расчет

эксперимент

расчет

эксперимент

Таблица 3.8.2. Результаты измерений сопротивления с помощью измерительного моста (класс____)

Показания магазина сопротивлений, кОм(Ом)

Показания измерительного моста, кОм(Ом)

Погрешность измерений

Результат измерений, Ом

абсолютная, Ом

относительная, %


6. Контрольные вопросы

  •  Требуется измерить активное электрическое сопротивление, значение которого ориентировочно равно 0,01 Ом (0,1 Ом, 1 Ом, 10 Ом, 100 Ом, 10 кОм, 100 кОм, 1 МОм, 10 МОм). Как это лучше сделать, если погрешность измерений не должна превысить 1 Ом (0,5%)?
  •  Опишите принцип работы электромеханического омметра. Чем в первую очередь определяются его метрологические характеристики?
  •  Что является главным источником погрешностей магнитоэлектрических омметров?
  •  Каков нижний предел измерения одинарного моста постоянного тока? Чем он определяется?
  •  Какие значения сопротивления удобно измерять с помощью двойного моста постоянного тока?
  •  Когда оправдано использовать косвенные намерения для определения значения электрического сопротивления?
  •  Опишите принцип работы цифрового омметра. Чем в первую очередь определяются его метрологические характеристики?
  •  Опишите принцип работы измерительного моста постоянного тока. Чем в первую очередь определяются его метрологические характеристики?
  •  Чем определяется погрешность измерений при использовании цифрового омметра?
  •  Почему с помощью мостовой схемы нельзя измерять большие (более 10 МОм) сопротивления?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26398. Дыхательный аппарат apparatus respiratorius 20 KB
  Состав у млекопитающих: носоглотка – гортань – трахея – лёгкие. У птиц: носовая полость – носоглотка – верхняя гортань состоит из 3 хрящей отсутствуют щитовидный и надгортанник – трахея длинная тесно связана с пищеводом – у бифуркации трахеи – нижняя певчая гортань макроскорически прозрачна несколько расширена пузыревидно является резонатором звуков – лёгкие очень компактные и врастают в грудной отдел позвоночника.
26399. Закономерности строения и ветвления сосудов. Круги кровообращения 21.5 KB
  Отработанная венозная кровь собирается в посткапилляры – венулы – вены. Вены снабжены клапанами – складками эндотелия. Все вены объединяются в 2 крупные – краниальную и каудальную полые у которых отсутствуют клапаны впадают в правое предсердие.
26400. Законы биологического развития. Онтогенез и филогенез 21 KB
  Закон взаимосвязи организма и внешней среды закон целостности и неделимости организма: целостность биологических систем поддерживается в процессе развития за счёт интеграции систем закон экономии биоматериала и места основной биогенетический закон Геккель – филогенез определяет онтогенез. Филогенез phylon – род племя – исторический путь развития вида. дифференциации: в процессе развития организма органа ткани или клетки однородные структуры разделяются на обособленные отличающиеся друг от друга части благодаря чему меняются формы...
26401. Застенные железы тонкой кишки 24 KB
  Выводной проток ductus pancreaticus открывается в 12перстную кку: лошадь: объединяется вместе с печёночным протоком в фатеров дивертикул; свинья КРС: расстояние между печёночным и панкреатическим протоками – 35 см; собака: может быть несколько добавочных протоков. и вегетативное печёночное нервное сплетение и выходит общий печёночный проток и лимфатические сосуды в воротах лимфоузел. Пузырный проток соединяется с печёночным образуя желчный проток который идёт в 12перстную кишку. Отток лимфы в поясничную истерну грудной лимфатический...
26402. Зев (fauces) 20.5 KB
  Образован мягким нёбом сверху корнем языка снизу и по бокам небноязычными дужками arcus palatoglossus в виде складок слизистой оболочки соединяющих мягкое нёбо с боковыми поверхностями корня языка. В составе кольца – язычная миндалина tonsilla lingualis в виде углублений слизистой с лимфатическими фолликулами в корне языка непарная нёбная миндалина tonsilla veli palatini на основании мягкого нёба у лошадей и свиней парные нёбные tonsilla palatina по бокам от нёбноязычных дужек и миндалины евстахиевых труб у их оснований.
26403. Зейгоподий грудной конечности и локтевой сустав 22.5 KB
  Последняя находится в редуцированном состоянии Зейгоподий и стилоподий формируют локтевой сустав art. Иннервация: из плечевого сплетения plexus brachialis которое образовано вентральными ветвями смешанных спинномозговых 5 6 7 8 шейных нервов и первых двух грудных: лучевой поверхностныйкожу и глубокий иннервирует только разгибатели локтевой срединный межкостный.
26404. Зейгоподий тазовой конечности и коленный сустав 22.5 KB
  Они формируют с бедренной костью самый сложный сустав в организме коленный art. Сустав характеризуется большим количеством внутрисуставных связок крестовидные менискоберцовые менискобедренная межменисковая. К этому суставу относится коленная чашка patella которая представляет из себя сесамовидную кость которая развилась в сухожилии четырехглавого мускула бедра.
26405. Зубы — dentes 24.5 KB
  В короткокоронковых зубах обозначают следующие части: а коронку возвышающуюся над десной. Эмаль самая твердая ткань зуба содержит 95 минеральных веществ устойчива к воздействию химических веществ корма и к механическим воздействиям. Под эмалью находится дентин костная ткань зуба с канальцами. Цвет дентина темноватый; б шейка зуба на месте перехода коронки в корень зуба.
26406. Классификация, строение, топография мышц 20.5 KB
  пластинчатые – в области туловища шеи прикрепляют грудную конечность к туловищу брюшные стенки; 2. В их составе тонкие и длинные мышечные волокна область туловища и поясов конечностей; 2. В области туловища на поверхности блестящее сухожильное зеркало; 3.