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

76429. Критерий устойчивости Гурвица 61.79 KB
  Поэтому большее распространение получил алгебраический критерий устойчивости сформулированный в 1895 году математиком А. Критерий устойчивости сводится к тому что при должны быть больше нуля все определителей Гурвица получаемых из квадратной матрицы коэффициентов. Условия нахождения системы на границе устойчивости можно получить приравнивая нулю последний определитель: при положительности всех остальных определителей.
76430. Критерий устойчивости Михайлова 37.19 KB
  Критерий устойчивости Михайлова. 21: чтобы замкнутая система была устойчивой необходимо и достаточно чтобы годограф характеристического многочлена замкнутой системы годограф Михайлова начинался на положительной части действительной оси и проходил последовательно в положительном направлении исключая точку начала координат n квадрантов комплексной плоскости где n – порядок характеристического уравнения. Графическое изображение годографов Михайлова для устойчивых и неустойчивых систем Практический пример Пусть характеристическое уравнение...
76431. КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ НАЙКВИСТА 155.49 KB
  Предварительно должна быть определена устойчивость исследуемой системы в разомкнутом состоянии. Для неустойчивой разомкнутой системы нужно выяснить какое число корней ее характеристического полинома имеет положительные вещественные части. В одноконтурной системе составленной из последовательно соединенных звеньев корни характеристических полиномов этих звеньев являются одновременно корнями характеристического полинома разомкнутой системы. Если какоелибо звено в прямой цепи системы охвачено обратной связью то нужно определить корни...
76432. Структурные схемы систем автоматического управления 160.04 KB
  Структурная схема Структурная схема САУ схема САУ это изображение системы регулирования в виде совокупности динамических звеньев с указанием связей между ними. Структурная схема САУ может быть составлена на основе известных уравнений системы и наоборот уравнения системы могут быть получены из структурной схемы. Наименование Обозначение на структурной схеме Звено с одним входом Звено с двумя входами Узел разветвление Наименование Обозначение на структурной схеме Cумматор Элемент сравненияаналог сумматора Простейшие сочетания...
76433. Статические и астатические системы управления 21.21 KB
  В зависимости от принципа и закона функционирования ЗУ задающего программу изменения выходной величины различают основные виды САУ: системы стабилизации программные следящие и самонастраивающиеся системы среди которых можно выделить экстремальные оптимальные и адаптивные системы. обеспечивается неизменное значение управляемой величины при всех видах возмущений...
76434. Критерий управляемости САУ 24.47 KB
  Очевидно что эта система является неуправляемой так как управляющее воздействие влияет не на все переменные состояния переменная состояния не поддается управлению. Пусть описание САУ представлено в терминах пространства состояния САУ будет управляемой тогда и только тогда если матрица управляемости имеет ранг . порядок вектора состояния .
76435. Ответственность за несвоевременную уплату алиментов. Индексация алиментов 14.47 KB
  Индексация алиментов Индексация алиментов предусмотрена с целью защиты алиментных платежей от инфляции и предотвращения необходимости многократного обращения с иском об изменении размера алиментов выплачиваемых в твердой денежной сумме. Индексация возможна только для алиментов взыскиваемых в твердой денежной сумме. Индексация алиментов взыскиваемых по решению суда в твердой денежной сумме производится администрацией организации по месту удержания алиментов пропорционально увеличению установленного законом минимального размера оплаты труда.
76436. Выявление и учет детей, оставшихся без попечения родителей. Банк детей, оставшихся без попечения родителей 16.73 KB
  Банк детей оставшихся без попечения родителей Существуют различные обстоятельства в результате которых дети остаются без родительского попечения. Сведения о детях оставшихся без попечения родителей учитываются в специальном государственном банке данных в соответствии с Федеральным законом...
76437. Органы, осуществляющие защиту прав и интересов детей и способы устройства детей, оставшихся без попечения родителей 14.2 KB
  Защиту прав и интересов таких детей осуществляют специально уполномоченные государством органы опеки и попечительства. Эти органы ведут учет детей оставшихся без попечения родителей; исходя из конкретных обстоятельств утраты попечения родителей избирают формы их устройства; осуществляют последующий контроль за условиями их содержания воспитания и образования ст. Для своевременного выявления таких детей закон возлагает на должностных лиц учреждений которые непосредственно соприкасаются с детьми детских садов школ детских поликлиник и т.