71049

Изучение методов измерения: компенсационного, прямого преобразования и замещения

Лабораторная работа

Физика

На панели лабораторного стенда установлена монтажная плата с сопротивлениями измерительного моста которые намотаны манганиновой проволокой что обеспечивает независимость их значений от влияния окружающей температуры. На лицевой панели стенда также установлен микроамперметр...

Русский

2014-11-01

471 KB

0 чел.

Л а б о р а т о р н а я    р а б о т а  №3.

Изучение методов измерения: компенсационного, прямого преобразования и замещения

  1.  Цель работы.

      Целью работы является изучение методов измерения: компенсационного,  прямого преобразования, замещения и их экспериментальное сравнение.

  1.  При выполнении лабораторной работы студент должен:

Знать: цель и содержание предстоящей работы, порядок ее выполнения и основные теоретические положения по данной теме.

Уметь: пользоваться измерительными приборами лабораторного стенда.

3. Общие положения

Общие положения данной лабораторной работы изложены в п. 3 лабораторной работы №1.

4. Контрольные вопросы

  5. Описание лабораторного стенда

На панели лабораторного стенда установлена монтажная плата с сопротивлениями измерительного моста, которые намотаны манганиновой проволокой, что обеспечивает независимость их значений от влияния окружающей температуры. Рядом установлена каретка с подвижным ползунком реохорда Roc обратной связи и показывающей стрелкой шкалы. На лицевой панели стенда также установлен микроамперметр – «нуль-индикатор» выходного сигнала измерительного моста и клеммы для подключения измеряемого сопротивления RТ.

В качестве измеряемого сопротивления в лабораторной работе используется термометр сопротивления RТ градуировки 100П. По этому на лицевой панели стенда установлена градуировочная таблица 100П, а шкала реохорда обратной связи откалибрована в 0С.

Термометр сопротивления подключают проводами линии связи, сопротивления которых Rл подгоняют катушками до стандартного значения 2,50 ±0.01 Ом, что позволяет обеспечить требуемую погрешность измерений.

  

Схема компенсационного измерительного моста

Напряжение 6,3В от источника питания поступает в диагональ a–b  четырехплечего (R1, Rл, RТRл, Rн, rнR3 – R2) измерительного моста. Выходное напряжение моста – сигнал рассогласования в диагонали cd поступает к нуль-индикатору, стрелка которого в положении «0» указывает на сбалансированность моста.

Резисторы Rн и rн используются, соответственно, для грубой и точной настройки начала диапазона измерения моста. Резисторы Rк и  rк - для аналогичной настройки конца этого диапазона.

Реохорд обратной связи Rос с шунтом Rш при перемещении каретки обеспечивают уравновешивание мостовой схемы, что фиксируют по положению стрелки нуль-индикатора сигнала рассогласования. Резистор Rп позволяет подстроить напряжение питания моста.

Для изучения влияния напряжения сети на результаты измерений в источнике питания предусмотрена ручка регулятора напряжения. Стенд включают в сеть ~220В с помощью тумблера «СЕТЬ».

6. Порядок выполнения работы

6.1 Компенсационный (нулевой) метод измерения

(Измерение температуры термометром сопротивления)

6.1.1К клеммнику для подключения датчика, смонтированному на лицевой панели стенда, подключить магазин сопротивлений – эталонный имитатор термометра сопротивления градуировки 100П.

 6.1.2 Поворотом декад магазина установить значение сопротивления, соответствующее началу шкалы (Т=00С) прибора согласно градуировочной таблице гр. 100П  на лицевой панели стенда.

  1.  Включить тумблер «СЕТЬ» питания стенда (~220В).
    1.  Поворотом ручки регулятора 1 установить номинальное значение напряжения питания Uпит = Uном измерительного моста. 
      1.  Уравновесить измерительный мост перемещением его каретки с укрепленными на ней стрелкой температурной шкалы и ползунком реохорда обратной связи Rос. Для этого каретку перемещать согласно показаниям нуль-индикатора в сторону уменьшения сигнала рассогласования до нуля.
      2.  Когда равновесие моста достигнуто, в графе «показания прибора» протокола испытаний зафиксировать положение стрелки температурной шкалы.
      3.  Для каждого из оцифрованных значений (0, 20, 40, 60, 80, 100 0С) температурной шкалы, последовательно устанавливая магазином табличные значения соответствующих сопротивлений и затем уравновешивая измерительный мост (по пп. 1.6 и 1.7), фиксируйте указанные температуры в графе «действительные значения» протокола, а  положение стрелки температурной шкалы для состояний равновесия моста – в графе «показания прибора». 
      4.  Действия по п.1.8 выполнить как при возрастании температуры от начала шкалы к концу («прямой ход»), так и обратном направлении («обратный ход»).

  1.   Для одного из значений температуры (по усмотрению преподавателя) изучить влияние параметров сети питания измерительного моста на результаты измерения. Для этого:
    1.   Ручкой регулятора 1 уменьшить напряжение питания моста (Uпит<Uном)  и выполнить п.п 1.8 – 1.9.
      1.   Ручкой регулятора 1 увеличить напряжение моста (Uпит>Uном) и выполнить п.п 1.8 – 1.9.

6.1.12 По окончании изучения компенсационного метода измерения ручку регулятора 1 напряжения питания измерительного моста поставить в положение «ВЫКЛ».

  1.  ыключить тумблер «СЕТЬ».

  1.  Метод измерения прямым сравнением с мерой 

(Измерение температуры термометром сопротивления)

6.2.1 К клеммнику для подключения датчика подсоединить магазин сопротивлений – эталонный имитатор термометра сопротивления гр. 100П.

6.2.2 Поворотом декад магазина установить значение сопротивления, соответствующее началу шкалы (Т=00С) прибора согласно градуировочной таблице (гр.100П) на лицевой панели стенда.

  1.  Включить тумблер «СЕТЬ» питания стенда ~220В.
    1.   Поворотом ручки регулятора 1 включить напряжение питания измерительного моста и установить его номинальное значение питания Uпит = Uном.
      1.  Каретку измерительного моста с укрепленной на ней стрелкой температ урной шкалы и ползунком реохорда обратной связи Rос установить в положение «0». Каретку и при дальнейших измерениях не перемещать!
      2.  В графу «показания прибора» протокола испытаний записать положение стрелки на нижней шкале индикатора сигнала рассогласования в 0С.

6.2.7 Последовательно для всех оцифрованных значений температуры нижней шкалы этого индикатора магазином сопротивлений установить табличные значения сопротивлений, соответствующих (гр.100П) указанным действительным значениям температуры.

6.2.8 Зафиксировать в протоколе эти действительные значения температуры и соответствующие им показания прибора (по нижней шкале индикатора сигнала рассогласования).

6.2.8 Измерения по п.2.7 выполнить как при возрастании температуры от начала шкалы к концу («прямой ход»), так и обратном направлении («обратный ход») – при понижении температуры.

6.2.9 Для одного из значений температуры (по усмотрению преподавателя) изучить влияние параметров сети питания измерительного моста на результаты измерения. Для этого:

  1.  Ручкой регулятора 1 уменьшить напряжение питания моста (Uпит<Uном)  и выполнить п.п 2.7 – 2.9.
    1.  Ручкой регулятора 1 увеличить напряжение моста (Uпит>Uном) и выполнить п.п 2.7 – 2.9.

6.2.10 После окончания изучения данного метода измерения ручку регулятора 1 поставить в положение «ВЫКЛ».

  1.  Выключить тумблер «СЕТЬ» на панели стенда.

  1.  Метод измерения – замещением

(Измерение электрического сопротивления резисторов)

6.3.1 Один из резисторов платы RX, установленной в правой части лицевой панели стенда подключить к клеммнику для подключения датчика.

6.3.2 Поворотом ручки регулятора 1 установить номинальное напряжение Uном  питания измерительного моста.  

6.3.3 Уравновесить измерительный мост перемещением каретки, установив стрелку нуль-индикатора на отметку «0».

6.3.4 Выключить тумблер «СЕТЬ». 

6.3.3 Заменить измеряемое сопротивление RX магазином сопротивлений и включить тумблер «СЕТЬ»..

6.3.4 Не изменяя положения каретки сбалансировать мост декадами магазина сопротивлений, установив стрелку нуль-индикатора на «0».

6.3.5 По положению декад магазина сопротивлений считать значение искомого сопротивления RX и внести в графу «показания прибора» протокола испытаний. В графу «действительные значения» внести значение сопротивления, указанное на данном резисторе RX.

6.3.6 Выключить тумблер «СЕТЬ».

6.3.7 К клеммнику датчика вместо магазина сопротивлений подключить следующий резистор платы RX.

6.3.8 Включить тумблер «СЕТЬ».

6.3.9 По показаниям нуль-индикатора магазином сопротивлений сбалансировать измерительный мост.

6.3.10 Повторить п.п. 6.3.5 – 6.3.9 для остальных резисторов платы RX.

6.3.11 Для одного из резисторов проверить влияние параметров сети на результаты измерений. Для этого:

     6.3.11.1 Ручкой 1 уменьшить напряжение питания моста (Uпит<Uном) и выпол нить п.п 3.1 – 3.5.

     6.3.11.2 Ручкой 1 увеличить напряжение питания моста (Uпит>Uном) и выполнить п.п 6.3.1 – 6.3.5.

6.3.12 После окончания изучения данного метода измерения ручку регулятора 1 поставить в положение «ВЫКЛ».

  1.  Выключить тумблер «СЕТЬ» на панели стенда.

7. Оформление результатов измерений

7.1. По внесенным в протоколы данным рассчитать абсолютные, относительные и приведенные погрешности для каждого из выполненных измерений.

7.2. Сравнить между собой рассмотренные методы измерения, сделав выводы о:

  •  видах погрешностей (аддитивной, мультипликативной и т.д.), присущих каждому из рассмотренных методов измерений;
  •  влиянии помех (напряжения питания) измерительного моста на погрешности результатов измерений;
  •  изменении чувствительности рассмотренных методов измерения под действии влияющих величин – изменения параметров сети ~220В;
  •  результатах сравнения уровней точности, чувствительности и помехозащищенности исследованных в лабораторной работе методов измерения.

  1.   Форма таблицы результатов протокола испытаний

п/п

Показания прибора

единица измерения:

Действительное значение 

единица измерения:

Абсолютная погрешность

ед.измер:

Относит. погреш,

%

Приведенная погреш., %

Примеч.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29945. Современный общественный транспорт и его характеристика. Правила безопасного поведения пассажира в общественном транспорте 40 KB
  Правила безопасного поведения пассажира в общественном транспорте Ответ: Общественный транспорт это автобусы троллейбусы трамваи и метро. Правила безопасного поведения пассажиров при пользовании этими видами транспорта: ожидать маршрутные транспортные средства следует только на остановках; садиться в транспорт можно только после его полной остановки; запрещается стоять на выступающих частях и подножках транспортных средств прислоняться к дверям отвлекать водителя разговорами во время...
29946. Регулирование и обеспечение безопасности дорожного движения. Понятие «водитель». Правила безопасного вождения велосипеда (мопеда) 40.5 KB
  Правила безопасного вождения велосипеда мопеда Ответ: Организация и регулирование дорожного движения возложены на Государственную инспекцию безопасности дорожного движения ГИБДД. Обеспечение безопасности дорожного движения это деятельность направленная на предупреждение причин возникновения дорожнотранспортных происшествий и снижение тяжести их последствий. Оно достигается: содержанием дорог в соответствии с установленными требованиями и обустройством их объектами сервиса исправным техническим...
29947. Обеспечение пожарной безопасности в местах проживания 40.5 KB
  Обязанности граждан по соблюдению мер пожарной безопасности Ответ: Причинами пожаров в жилых производственных и служебных помещениях чаще всего являются неисправности электросети и электроприборов утечка газа загорание бытовых приборов оставленных без присмотра под напряжением применение самодельных и неисправных отопительных приборов использование бензина керосина и других горючих веществ для разжигания печей оставление открытыми топок шалости детей с огнем неосторожность при курении и множество...
29948. Основные характеристики городского и сельского жилищ; особенности их жизнеобеспечения. Общие меры пожарной безопасности при эксплуатации электрических, газовых приборов и отопительных печей 46.5 KB
  Правила пожарной безопасности при эксплуатации электробытовых приборов: нельзя оставлять без присмотра включенные в сеть электронагревательные приборы радиоприемники и телевизоры; запрещается использовать неисправные рубильники розетки и другие электроустановочные устройства; нельзя применять самодельные и неисправные электронагревательные приборы нестандартные предохранители и другие средства защиты от перегрузки и короткого замыкания; не следует накрывать и оборачивать светильники и лампы бумагой тканью и другими...
29949. Особенности города как среды обитания. Зоны повышенной опасности в городе. Службы, обеспечивающие безопасность города, и правила их вызова 34.5 KB
  Службы обеспечивающие безопасность города и правила их вызова Ответ: Особенности города как среды обитания: наличие большого количества различных видов транспорта и высокая интенсивность дорожного движения; как правило разноплановая застройка от одноэтажных зданий до высотных сооружений; наличие различных предприятий в том числе и потенциально опасных; сосредоточение на ограниченной площади множества коммуникаций электросети водопровод канализация телефонные линии газопровод. Безопасность города обеспечивается...
29950. Организация отдыха на природе и соблюдение необходимых мер безопасности во время его проведения 34 KB
  2 вопрос: Терроризм: основные понятия и признаки Ответ: Терроризм в соответствии с Уголовным кодексом РФ совершение взрыва поджога или иных действий создающих опасность гибели людей причинения значительного имущественного вреда либо наступления иных общественно опасных последствий если эти действия совершены в целях нарушения общественной безопасности устрашения населения либо оказания воздействия на принятие решений органами власти а также угроза...
29951. Особенности состояния водоемов в разное время года. Основные правила безопасного поведения на воде 630.5 KB
  Основные правила безопасного поведения на воде Ответ: Водоемы опасны в любое время года. Зимой большая часть водоемов покрывается льдом который тоже является источником опасности особенно после первых морозов и во время оттепелей. Правила безопасности поведения на зимних водоёмах: надежен только лед зеленоватого или синеватого оттенка а желтоватый лед опасен; наиболее опасен лед в местах впадения рек и ручьев у крутых берегов и на изгибах русла; места где поверх льда выступает вода обычно свидетельствуют о наличии промоины...
29952. Правила ориентирования на местности 32.5 KB
  В солнечный полдень направление тени в умеренных широтах Северного полушария указывает на север. Если часовую стрелку направить на солнце то биссектриса угла между этой стрелкой и направлением на 12 часов летом на 1 час будет линией север юг. Ночью направление на север можно определить по Полярной звезде. Направление на север и юг можно определить и по местным признакам: зимой снег больше подтаивает на южных склонах холмов бугров и северных скатах ям канав и других углублений; лишайники и мхи гуще растут с северной...
29953. Чрезвычайные ситуации природного характера. Общая характеристика чрезвычайных ситуаций природного характера, их классификация 31.5 KB
  Общая характеристика чрезвычайных ситуаций природного характера их классификация Ответ: Чрезвычайная ситуация природного характера это неблагоприятная обстановка на определенной территории сложившаяся в результате опасного природного явления которое может повлечь за собой человеческие жертвы ущерб здоровью людей материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности населения. Классификация чрезвычайных ситуаций природного характера: Ситуации геофизического характера извержения вулканов и землетрясения; Ситуации...