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

50707. Изучение распределения случайных величин Гаусса и двумерного распределения Максвелла на механической модели 113 KB
  Цель работы: изучение законов нормального распределения случайных величин и двумерного распределения Максвелла. Вывод: в данной работе мы получили экспериментальные и теоретические графики распределения случайных величин которые качественным образом показывают распределение скоростей молекул идеального газа.
50708. Определение коэффициента поверхностного натяжения по высоте подъёма жидкости в капиллярных трубках 25 KB
  Тема: Определение коэффициента поверхностного натяжения по высоте подъёма жидкости в капиллярных трубках. Цель работы: определить коэффициента поверхностного натяжения. Вывод: В этой работе мы с помощью четырёх капиллярных трубок нашли два значения коэффициента поверхностного натяжения 1 = 745  178103 Н м и 2 = 644  218103 Н м.
50709. Исследование напряженного состояния тонкостенной цилиндрической оболочки 282 KB
  В таких оболочках действуют кольцевые в первом главном сечении и меридиональные напряжения во втором главном сечении которые могут определиться через внутренние силы и моменты: ; 1 где S меридиональные силы; Т кольцевые силы; толщина стенки; Z координата точки в которой определяем напряжение; Z изменяется от до . Из формулы 1 следует что напряжения распределены по толщине стенки по линейному закону достигая наибольших значений на внутренней или нагруженной поверхностях опор ; 2 В этих формулах если...
50710. ПОКУДОВА ДОБОВИХ ГРАФІКІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЗА ДАНИМИ ОБСТЕЖЕННЯ ГРУПИ КОМУНАЛЬНО-ПОБУТОВИХ ЕЛЕКТРОПРИЙМАЧІВ ТА ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОГО МАКСИМАЛЬНОГО НАВАНТАЖЕННЯ І ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРАФІКА 191 KB
  Натурний експеримент Мета роботи. Побудова добового графіку навантаження комунально-побутового споживача житлового будинку квартири тощо на основі обстеження його електроприймачів та обчислення розрахункового максимального навантаження і основних числових характеристик графіка. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Електричне навантаження є основним...
50711. ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 126 KB
  Выполнить опытную проверку принципа наложения. Принцип наложения формулируется следующим образом: ток в Кой ветви равен алгебраической сумме токов вызываемых в этой ветви каждой из э. Принцип наложения используется в методе расчета получившем название метода наложения. Опытная проверка принципа наложения производится в следующем порядке: а в цепи собранной при выполнении пункта 1 отключается один из источников э.
50712. Имя существительное как части речи 72.5 KB
  Имя существительное – это самостоятельная часть речи, имеющая категориальное значение предметности и выражающая его в несловоизменительных категориях рода и одушевленности
50713. Ознайомлення з приладами та пристроями для вимірювання витрат енергоносіїв 132 KB
  Витрата рідини що вимірюється в одиницях обєму називається обємною Vτ наприклад м3 с а в одиницях мас масовою Мτ кг с. Звязок між ними Мτ= Vτρ де ρ кг м3 густина рідини. Обєм рідини як правило не є одиницею кількості речовини оскільки для однієї і тієї ж кількості рідини він залежить від температури і тиску або питомого обєму. За необхідності із цього поняття виокремлюють краплинні рідини і гази.
50714. Исследование работы фланцевого соединения 86.5 KB
  Эксперимент начинается со снятия показаний тензодатчиков при разгруженных болтах. Затяжка каждого болта контролируется по изменению показаний прибора ВСТ4. Значения показаний прибора разгруженных Поi и затянутых Пi болтов заносятся в таблицу 3 причем разность показаний для каждого болта не должна отличаться от расчетной более чем 15.
50715. Исследование фазового резонанса в цепи с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений 108 KB
  Цель работы: уяснить условия получения резонанса напряжений экспериментально исследовать явление резонанса напряжений в зависимости от изменения либо реактивного сопротивления либо частоты исследуемой цепи. Резонанс напряжений называется такой пассивной электрической цепи переменного тока с последовательным соединением активного индуктивного и емкостного сопротивлений при котором входное реактивное сопротивление равно нулю. При резонансе напряжений напряжение на входе цепи совпадает по фазе с током т.