Описание лабораторного стенда. Отчет по лабораторной работе №1

ИЗУЧЕНИЕ И ПРОВЕРКА РАБОСТОМПОСОБНОСТИ МИЛЛИВОЛЬТЕРМЕТРА

Отчет по лабораторной работе №1

по дисциплине «Основы метрологии и измерительной техники»

Специальность 1-53 01 01 Автоматизация технологических процессов

и производств

Специализация 1-53 01 06 Автоматизация технологических процессов

и производств пищевой промышлености

Проверил Выполнила

к.т.н., доцент студентка группы АТПП-111

__________ Н.Н. Силантьев ___________И.Н. Никитина

«_____» ___________2013 г. « ____»____________2013 г.

Могилев 2013

Цель работы

Изучение устройства и принцип действия автоматического потенциометра и милливольтметра, приобретение навыков по проверке работоспособности потенциометра и милливольтметра.

Краткие теоретические сведения о принципиальных схемах

Принцип действия милливольтметров основан на взаимодействии проводника (рамки), по которому протекает электрический ток, и магнитного поля постоянного магнита.

Рисунок 1 – Принципиальная схема измерения термоЭДС с помощью милливольтметра

1 – постоянный магнит

2 – полюсные наконечники

3 – шкала прибора

4 – стрелка

5 – сердечник

6 – рамка

7 – керн

8 – спиральные пружины

Рамка 1 (рисунок 1), выполненная из нескольких сотен последовательных витков тонкой изолированной проволоки (медной, алюминиевой), помещается в магнитное поле постоянного магнита 1. При этом рамка имеет возможность поворачиваться на некоторый угол, для чего она крепится с помощью специальных кернов и подпятников или подвешивается на растяжках или подвесах (на рисунке не показаны). Для формирования равномерного радиального магнитного потока служит цилиндрический сердечник 5. При прохождении тока по рамке возникают силы F₁ и F₂, направленные в разные стороны и стремящиеся повернуть рамку вокруг оси.

Противодействующий момент создается спиральными пружинами 8 (нижняя не показана), которые также служат для подвода термоЭДС к рамке. В некоторых типах милливольтметров рамка крепится с помощью двух вертикальных тонких ленточных растяжек (подвесов) из фосфористой бронзы, которые, как и спиральные пружинки, служат для создания противодействующего момента и для подвода тока к рамке. При постоянной термоЭДС угол поворота рамки прибора обратно пропорционален сопротивлению цепи, т. е. зависит от длины соединительных проводов и температуры окружающей среды.

Описание лабораторного стенда

На лабораторном стенде (рисунок 2) смонтированы: автоматический показывающий и самопишущий потенциометр КСП 2 (градуировка ХК, шкала 0-300 ºС, класс точности 0,5), показывающий милливольтметр Ш4500 (градуировка ХК, шкала 0-600 ºС, класс точности 0,5), универсальный измерительный прибор УПИП – 60М (класс точности 0,05), тумблер подачи напряжения.

Рисунок 2 – Схема лабораторного стенда:

1 – милливольтметр Ш4500; 2 – тумблер подачи напряжения на стенд;

3 − автоматический потенциометр КСП 2; 4 – универсальный
измерительный прибор УПИП – 60М

Выполнение работы

Проверка работоспособности автоматического милливольтметра Ш4500 заключается в сравнении их показаний на оцифрованных отметках шкалы при экспериментальных значениях напряжения (имитирующего термоЭДС) со значениями градуировочной характеристики соответствующей термопары (см. таблицу 1), определении максимальной приведенной погрешности и сравнении ее (и приведенной вариации) с классом точности приборов КСП 2 и Ш4500.

Таблица 1 – Градуировочная характеристика термопары ХК
при температуре свободных концов 0 ⁰С

t, ºC
E0(t), мВ		3,35	6,90	10,60	14,60	18,70	22,90	31,48	40,27	49,09

По результатам испытаний приборов рассчитываются абсолютные и приведенные погрешности, а также приведенная вариация, которые сравниваются с допустимыми для данных приборов погрешностями.

Таблица 1 – Протокол испытаний приборов Ш4500

Тип прибора	Проверяемая отметка шкалы, 0С	Градуировочная характеристика, Е0(t), мВ	Данные испытаний, U(t), мВ	Погрешности прибора	Приведенная вариация, %
абсолютная ∆, мВ	приведенная σ, %
прямой ход	обратный ход	прямой ход	обратный ход	прямой ход	обратный ход
Ш4500			0,24	0,1	0,24	0,1	0,48	0,2	0,28
	6,90	7,35	7,25	0,45	0,35	0,9	0,7	0,203
	14,60	14,58	14,92	0,02	0,32	0,04	0,65	0,69
	22,90	23,5	23,2	0,6	0,3	1,2	0,6	0,6
	31,48	31,5	31,3	0,02	0,18	0,04	0,36	0,04
	40,27	40,3	40,32	0,03	0,05	0,06	0,1	0,04
	49,09	49,1	49,1	0,01	0,01	0,02	0,02

Расчёты к таблице 1- Протокола испытаний приборов Ш4500.

1) Вычисление абсолютной погрешности измерения D выражается в единицах измеряемой величины и определяется по формуле

, (1)

где А – значение, полученное при измерении;

А₀ – истинное значение измеряемой величины.

И так далее подсчитываем все значения от 0 до 600 при прямом и обратном ходе.

2) Вычисление относительной погрешности d, %, определяется по формуле

(2)

И так далее подсчитываем все значения от 0 до 600 при прямом и обратном ходе.

3) Вычисление вариации (экспериментально полученная разность между показаниями измерительного прибора, соответствующая одному и тому же действительному значению измеряемой величины при прямом и обратном ходах) вычисляется по формуле

(3)

И так далее подсчитываем все значения от 0 до 600 при прямом и обратном ходе.

Вывод

По результатам испытаний прибора были рассчитаны абсолютные и приведенные погрешности. Милливольтметр Ш4500 с классом точности 0,5 и диапазонном измерений , при проверке показаний и расчетов оказалось, что наибольшая приведенная погрешность равняется , приведенная вариация . Следовательно, данный прибор милливольтметр Ш4500 не пригоден к эксплуатации, так как расчёты превышают класс точности данного прибора.