7067

Определение основных показателей погрешности вольтметра

Лабораторная работа

Физика

Определение основных показателей погрешности вольтметра 1. Цели работы: - ознакомление с принципами измерений напряжений в электрических цепях - приобретение навыков по установлению рабочих метрологических характеристик прибора при измерении ...

Русский

2013-01-14

46.53 KB

70 чел.

Определение основных показателей  погрешности вольтметра

1. Цели работы:

- ознакомление с принципами измерений напряжений в электрических цепях;

- приобретение навыков по установлению рабочих метрологических характеристик прибора при измерении напряжений.

2. Общие сведения. Метод и средства для измерения напряжения.

При измерении напряжения используют прямые и косвенные способы.                        Прямые измерения основаны на сравнении измеряемой величина с мерой этой величины или на непосредственной оценке измеряемой величины по отчетному устройству измерительного прибора. Косвенные измерения основаны на прямых измерениях другой величины, функционально связанной с измеряемой величиной.

Основные метрологические характеристики приборов для измерения напряжения: диапазон измерения напряжения, погрешности измерения.

Диапазон измерений представляет собой область значений напряжения, измеряемых прибором с нормированной погрешностью.

Для многопредельных приборов диапазон измерений указывают на каждом пределе с различной нормированной погрешностью.

Переключение пределов измерений производится вручную или автоматически. Способность приборов работать при сигналах, превышающих предел измерения, называют их перегрузочной способностью. Перегрузочная способность современных цифровых вольтметров достигает 300%.

Различают полный и рабочий диапазоны измерений. Полный диапазон определяют по формуле

                                                    ,                                                             (1)

где    и     максимальное и минимальное значения измеряемого напряжения.

Если эти максимальное и минимальное значения измеряемого напряжения определяются  с заранее установленными погрешностями, то используют понятие рабочего диапазона,   который обычно меньше полного диапазона.                                                                                                           

                                                                                                                        (2)

Погрешность измерений является основной метрологической характеристикой прибора. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности приборов.

Абсолютная погрешность U определяется разностью между показанием прибора Uпр  и истинным значением измеряемого напряжения  Uиcт:   

                                                          U=Uпр -Uист                                                                              (3) 

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой П=-.

Относительная погрешность    определяется отношением абсолютной погрешности   к истинному значению измеряемого напряжения Uист и выражается в процентах

                                                                             

                                                                                                                                                                                   (4)

Относительная погрешность зависит от значения измеряемого напряжения и с уменьшением напряжения увеличивается.

Приведенная погрешность п определяется отношением абсолютной погрешности к некоторому нормирующему значению Uнорм напряжения и выражается в процентах

                                            100 %                                            (5)

 

В качестве нормирующего напряжения принимают предельное значение шкалы приборов с односторонней шкалой или сумму предельных значений шкалы для приборов с двухсторонней шкалой. Приведенная погрешность не зависит от значения измеряемого напряжения.

3. Программа работы:

- показать величины  полного и рабочего диапазона измерений изучаемого прибора;

-определить основные характеристики погрешности прибора;

- найти вариации показаний и поправки к показаниям прибора;

- сделать заключение о возможности эксплуатации прибора.

 

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Определение основной погрешности, вариации показаний, поправки прибора выполняется по схеме, изображенной на рис. 1. В качестве поверяемого прибора используется стрелочный вольтметр типа Э-352, а в качестве образцового применен цифровой вольтметр типа В7-38.

4.2. Перед проведением измерений провести следующие действия:

- прибор В7-38 включить в сеть и выждать 10…15 мин:

- произвести установку нуля и калибровку вольтметра Э-352 в соответствии с инструкцией по пользованию прибором;

- выполнить установку нуля вольтметра Э-352, пользуясь корректором.

4.3. Для выполнения работы поверяемый вольтметр Э-352 установить на диапазон 15 В и измерить напряжение на всех оцифрованных делениях шкалы, изменяя входное напряжение регулируемого источника ТЕС-13.

 Измерение напряжения на каждом оцифрованном делении шкалы МПЛ-46 производят дважды:

- один раз при возрастании напряжения (показания  Uспр ,В );  

-  второй раз при убывание напряжения (показания Uсобр,В).  

Значение напряжения, полученные на каждом делении шкалы стрелочного вольтметра рассчитываются по формуле (1)

                                                                                                     (1)

Одновременно с этим на  цифровом вольтметре В2-23 необходимо зафиксировать соответствующие показатели напряжения  Uцпр и  Uцобр.   При этом следует выбрать поддиапазон вольтметра, обеспечивающий при измерениях не менее трех значащих цифр.

Среднее значение, полученное с помощью образцового вольтметра,  рассчитывается по формуле (2)

                                                                                                     (2)

Результаты измерений по показаниям поверяемого прибора и образцового вольтметра занести в форму 1.

4.  По данным измерений рассчитать все  остальные метрологические характеристики  поверяемого прибора. 

Результаты расчетов занести в форму 1.

Измеряемые величины

Харак-

терис-тики

№ измерений

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Показания  

поверяемого

прибора, в   

Uспр

0,9

2

2,99

3,98

4,99

5,98

6,99

7,96

8,98

9,95

10,98

12

12,97

13,96

15

Uсобр

0,9

2

3

3,99

5

5,99

6,99

7,97

9

9,97

10,98

12

12,98

13,99

15

Показания

образцового прибора, В

Uцпр

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Действительн.

значение,  В

UЦсредн

0,9

2

2,995

3,985

4,995

5,985

6,99

7,965

8,99

9,96

10,98

12

12,975

13,975

15

Погрешность

U

-0,1

0

-0,005

-0,015

-0,005

-0,015

-0,01

-0,035

-0,01

-0,04

-0,02

0

-0,025

-0,025

0

,%

11,1

0

0,2

0,25

0,1

0,25

0,14

0,44

0,11

0,4

0,18

0

0,19

0,18

0

п ,%

0,1

0

0,17

0,38

0,1

0,25

0,14

0,44

0,11

0,4

0,18

0

0,19

0,18

0

Поправка, В

П

0,1

0

0,005

0,015

0,005

0,015

0,01

0,035

0,01

0,04

0,02

0

0,025

0,025

0

Форма 1.

  Расчет погрешности измерений выполнить по формулам:
Абсолютная погрешность U=  UcСРЕДН - UЦсредн               

Относительная погрешность =(U/ UЦсредн)*100%,
Приведенная погрешность п= (U/ Uном) *100%,

где Uном=15 В – номинальное значение поверяемого напряжения.

Вариацию показаний вольтметра определить по формулам:

Поправку вольтметра вычислить по формуле П=-U.

Примечание: в качестве номинального напряжения Uном  используется  максимальное напряжение, зарегистрированное цифровым вольтметром.

Использование табличных значений поправки позволяет существенно уменьшить погрешность измерения напряжения поверяемым вольтметром.

Вводя поправку в результат измерения, получим действительное значение напряжения.    Например,  U = Uпов-U = Uпов+П.

Из полученных значений п  необходимо выбрать наибольшее и сравнить их с классом точности Кu поверяемого вольтметра. Если п макс и окажутся больше Кu, то поверяемый вольтметр нельзя использовать с указанным классом точности.

Заключение: Нормируемая величина погрешности поверяемого прибора 0,5%,в наших измерениях п макс =0.44%,следовательно данный поверяемый прибор пригоден для исследований, на время, которое указано в паспорте прибора.

Контрольные вопросы.

1. Как определяется диапазон измерения у прибора?
2. Что такое поправка измерения?
3. Что называют приведенной погрешностью прибора?
4. Как определяют вариацию показаний прибора?
5. Представить отчет по выполненной лабораторной работе.

Содержание отчёта

1. Краткие сведения об измерительных приборах используемых в работе.
        2. Схема измерений по  п. 1  выполнения работы.
        3. Расчётные формулы.
        4. Заполненные таблицы измерений и вычислений.

5. Заключение по работе в соответствии с заданием п.4.

Литература

1. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. - М.: Высшая школа. 1982.- 234с.
        2. Метрология, стандартизация, сертификация и измерительная техника: Учебное пособие / К.К.Ким, Г.Н. Анисимов, В.Ю. Барбарович, Б.Я.Литвинов. – СПб.: Питер, 2006. – 368с.

3. Писаревский Э.А. Электрические измерения и приборы – М.: Энергия. 1970 – 189с..