Проведение измерений и обработка результатов. 1. Ознакомиться с лабораторным стендом и сменным модулем № 5, включающим объекты испытаний и вспомогательные устройства
1. Ознакомиться с лабораторным стендом и сменным модулем № 5, включающим объекты испытаний и вспомогательные устройства, предназначенные для выполнения лабораторной работы.
2. Однократные измерения.
2.1. Прямые измерения.
2.1.1. Измерить напряжение на выходе резистивного делителя. Объект измерения указывается преподавателем. Оценить погрешности результатов измерений.
Относительную (отнесенную к показаниям вольтметра) погрешность , %, влияния вольтметра на измеряемое напряжение можно оценить по формуле
где Rвых - выходное сопротивление делителя, в частности при подключении резистора R2выходное сопротивление.
Тогда с учетом поправки на систематическую погрешность влияния сопротивления вольтметра измеряемое напряжение на выходе делителя равно
где - показания вольтметра.
Результат измерения записывают в виде
где ΔU - инструментальная погрешность, определяемая классом точности вольтметра.
Примечание.Сопротивления резисторов делителя указываются преподавателем, либо определяются путем косвенных измерений.
2.2. Косвенные измерения.
2.2.1. Измерять ток, протекающий через указанный в п.2.1 резистор, с помощью вольтметра и образцового сопротивления. Оценить погрешности результатов измерений.
При косвенных измерениях измеряются ток, протекающий через делитель, сопротивления резисторов делителя, мощность, выделяемая на резисторах делителя.
При измерении тока в разрыв цепи делителя включается образцовое сопротивление R0, на котором измеряется падение напряжения U0 цифровым вольтметром. Измеряемый ток определяется по формуле
,
,
,
.
Для напряжения:
- абсолютная погрешность , В.
Для образцового сопротивления:
- относительная погрешность = ± 0,5, %;
- абсолютная погрешность , Ом.
Результаты измерений, а также характеристики измерительных устройств привести в таблице.
Таблица
| Амперметр, А | Вольтметр, В | Сопротивление, RH, Ом | |||||
| Класс точности | Диапазон измерений, А | Показание при измерении, А | Класс точности | Диапазон измерений, В | Показание при измерении, В | Номинальное значение | Погрешность Δ, Ом |
| 0,5 | 0-5 | 2,5 | 0-100 | - | - |
Оценить измеренную мощность Р и погрешность ее измерений (абсолютную Δ и относительную δ). Определить значение неуказанного в таблице параметра.
Мощность P, Вт, и погрешность ее измерений (абсолютную Δ, Вт, и относительную δ, %) определяют по формуле
P = I ·U,
,
,
,
.
Определяется сопротивление R, Ом, по формуле
, Ом,
Результата измерения мощности P, Вт, записывается
Р = Р ± .
Для амперметра:
- нормирующее значение XN;
- приведенная погрешность, , %;
- абсолютная погрешность , А;
- относительная погрешность , %.
Для вольтметра:
- нормирующее значение XN, В
- относительная погрешность , %
- абсолютная погрешность , В.
Для амперметра нормируется предел приведенной допускаемой основной погрешности, т.к. на приборе класс точности указывается числом q. Для него характерна аддитивная составляющая погрешности, т.к. абсолютная погрешность не меняется.
Для вольтметра нормируется предел дополнительной относительной основной погрешности, т.к. класс точности на приборе указывается числом, обведенным в кружок. Для него характерна мультипликативная составляющая погрешности, т.к. абсолютная погрешность может меняться в зависимости от значения Х.
2.2.2. По результатам п. 2.1.1 и 2.2.1 определить сопротивление резистора и выделяемую на нем мощность. Определить погрешности косвенных измерений.
При косвенном измерении сопротивления и мощности используются известные соотношения при этом результаты измерений записываются в виде
где
где
2.3. Совместные измерения.
2.3.1. Найти зависимость для линейного преобразователя. Вариант зависимости задается преподавателем. Оценить погрешности результатов измерений.
2.3.2. Найти зависимость для нелинейного преобразователя. Вариант зависимости задается преподавателем. Оценить погрешности результатов измерений.
Для этого в заданном диапазоне напряжений цифровыми вольтметрами измеряются напряжения на входе и на выходе преобразователей. Для линейного преобразователя эксперименты проводятся в двух точках на концах диапазона исследований; для квадратического преобразователя - в трех точках: на концах диапазона и в средней точке диапазона входных напряжений. В результате исследований статические характеристики преобразования должны быть представлены в виде
- для линейного преобразователя,
- для квадратического преобразователя,
где , - соответственно линейная и параболическоя функции от . Для упрощения определения коэффициентов и анализа точности полученных моделей целесообразно в качестве базисных функций использовать ортогональные функции.
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислить объекты испытаний.
2. В каких случаях проводят однократные измерения?
3. Что понимают под точностью измерений?
4. Что понимают под систематической погрешностью?
5. Дать определение случайной погрешности и промаха.
6. Как оценивается погрешность при однократных измерениях при прямых измерениях?
7. Как оценивается погрешность измерения при косвенных измерениях?
8. Классификация видов измерений.
9. Какие погрешности нормируются для измерительных приборов, используемых в расчете? Какие составляющие погрешности (аддитивная, мультипликативная) присущи данным измерительным приборам? Ответы пояснить.
Лабораторная работа № 3