НУ «Львівська політехніка» Кафедра ________________ ЗВІТ про виконання лабораторної роботи № __ Назва роботи: ВИМІРЮВАННЯ НАПРУГИ ТА СИЛИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ АНАЛОГОВИМИ І ЦИФРОВИМИ ПРИЛАДАМИ ________________________ (студент) ________________________ (група, факультет) ________________________ (лектор) ________________________ (керівник лабораторних робіт) Львів – 20__ р. Мета роботи: Набути практичних навиків вимірювання напруги та сили постійного струму аналоговими і цифровими приладами та у методиці опрацювання результатів експерименту з поданням результату вимірювання. Короткі теоретичні відомості, виведення робочої формули:
Вибір границі вимірювання приладів. Вибір того чи іншого приладу для конкретного вимірювання, крім економічних факторів (вартість приладів та їх обслуговування), залежить від орієнтовного значення вимірювання (струму чи напруги), потрібного часу вимірювання, необхідної точності вимірювання, а також інших факторів, наприклад, можливості автоматизованого опрацювання результатів вимірювання за допомогою комп’ютера. Орієнтовне значення вимірюваної величини впливає на вибір границь вимірювання приладу. Очевидно, що границя вимірювання приладу повинна бути не меншою від значення вимірюваної величини. Тому перед вимірюванням експериментатор повинен оцінити орієнтовне значення вимірюваної напруги чи струму, наприклад, шляхом спрощених розрахунків на основі відомих параметрів об’єкта дослідження. Клас точності приладу. Похибки приладу. Інша характеристики, що впливає на вибір приладів, це необхідна точність вимірювання. Узагальненою характеристикою точності приладу є його клас точності, згідно з яким встановлюються границі основних та додаткових похибок. Ці границі можуть встановлюватися у формах абсолютної, відносної чи зведеної похибок. Абсолютна похибка ?х приладу – це різниця між показом приладу хп та істинним значенням Х вимірюваної величини: (1.1) Відносна похибка приладу – відношення абсолютної похибки до істинного значення. Відносна похибка, як правило, виражається у відсотках: (1.2) Зведена похибка ? приладу – це виражене у відсотках відношення абсолютної похибки до нормувального значення хN (умовно прийнятого значення, що для різних приладів може дорівнювати верхній границі вимірювання хК (кінець шкали), діапазону вимірювання, довжині шкали, тощо): (1.3) Клас точності аналогових вимірювальних приладів. Для аналогових амперметрів та вольтметрів клас точності найчастіше встановлює границі ?гр зведеної похибки. При чому ?гр вибране з ряду (1; 1.5; 2; 2.5; 4; 5; 6)·10n, %, де n = 1, 0, -1, -2, … Фактичне значення зведеної похибки приладу повинне знаходитись в межах допустимих значень, що задаються класом точності, тобто: чи (1.4) Наприклад, при класі точності 0.5 границі допустимої зведеної похибки ?гр = ±0.5 %, чи -0.5 % ? ? ? 0.5 %. За відомими границями зведеної похибки, відповідно до означення зведеної похибки, можна визначити допустимі границі абсолютної та відносної похибок: абсолютної ; (1.5) відносної . (1.6) Таким чином, якщо клас точності приладу встановлений у формі зведеної похибки, то граничне значення абсолютної похибки (1.5) є сталим (не залежить від значення вимірюваної величини). Граничне значення відносної похибки (1.6) зростає зі зменшенням вимірюваної величини, тобто точність вимірювань зменшуватиметься, якщо показ приладу буде значно меншим за границю вимірювання. Провівши вимірювання, за показом приладу хп отримуємо оцінку вимірюваної величини, істинне значення Х якої накривається інтервалом навколо показу хп ширина якого визначається межами допустимої похибки ±?гр, тобто: . (1.7) Тому на практиці при обчисленні граничного значення відносної похибки в (1.6), враховуючи близькість Х та хп, замість істинного значення Х використовують показ приладу хп: . Схеми експериментів:
Рисунок 1.1. Еквівалентна схема споживача.
Рисунок 1.2. Схема вимірювання сили струму та напруги. ПЛАН РОБОТИ 1.1. Підготовка до вимірювального експерименту. Опрацювати теоретичний матеріал: Вивчити основні характеристики аналогових та цифрових вольтметрів та амперметрів: діапазон вимірювання, клас точності, споживання, а також методику оцінювання похибок результатів вимірювання. Розв(язати задачу: 1) Для еквівалентної схеми споживача (рис. 1.1) з параметрами Re1, Re2, яка живиться від регульованого джерела живлення (РДЖ) з вихідною напругою U (наближені значення Re1, Re2 та U подані в таблиці завдань), розрахуйте орієнтовні значення напруги Ux та струму Ix, які потрібно виміряти. 2) Відповідно до орієнтовних значень Ix та Ux виберіть границі вимірювань Iк та Uк наявних на робочому місці аналогових амперметра і вольтметра. Аналогічно виберіть контрольний вольтметр Vк, за показом якого встановлюється напруга живлення U. 3) Відповідно до орієнтовного значення Ux виберіть границю вимірювання Uк1ц наявного цифрового вольтметра. 4) Відповідно до орієнтовного значення Ix виберіть опір резистора RN та границю вимірювання Uк2ц цього ж цифрового вольтметра для непрямого вимірювання струму Ix за спадом напруги на резисторі RN. Методична похибка ?М внаслідок ввімкнення резистора RN послідовно в коло не повинна перевищувати заданого значення ?М,ДОП.. 1.2. Проведення вимірювального експерименту. Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рис. 1.2, і провести всі необхідні вимірювання: 1) Встановіть напругу живлення U за показом контрольного вольтметра Vк. 2) Виконайте по два вимірювання: - напруги Ux аналоговим вольтметром; - напруги Ux цифровим вольтметром; - струму Ix аналоговим амперметром; - струму Ix за спадом напруги URn, який вимірюється цифровим вольтметром на відомому опорі RN. Перший раз вимірюйте при заданій напрузі живлення U, а другий раз – при напрузі в 2-4 рази меншій, не змінюючи границі вимірювань приладів. Результати експериментів запишіть у таблиці 1.1. – 1.4. Записати метрологічні (технічні) характеристики використаних засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) в табл. 1.5. 1.3. Опрацювання результатів експерименту 1) Обчисліть граничні значення похибок кожного вимірювання напруги та сили струму. 2) Запишіть результати вимірювань напруги та сили струму у стандартизованій формі у таблиці 1.1. – 1.4. Таблиці результатів вимірювань (величини, розмірності похибки прямих вимірювань): Таблиця 1.1 Вимірювання струму аналоговим амперметром № п/п Орієнтовне значення струму, Іх Відлік амперметра, NA Стала шкали, CA Показ амперметра, IA Гранична відносна похибка, ?I,гр Гранична абсолютна похибка, ?Ігр Результат вимірювання, І Методична похибка, ?Ім
А (мА)
А (мА) А (мА) % А (мА) А (мА) %
1 2
Таблиця 1.2 Вимірювання напруги аналоговим вольтметром № п/п Орієнтовне значення напруги, Ux Відлік вольтметра, NV Стала шкали, CV Показ вольтметра, UВ Гранична відносна похибка, ?U,гр Гранична абсолютна похибка, ?Uгр Результат вимірювання, U Методична похибка, ?Uм
В (мВ)
В (мВ) В (мВ) % В (мВ) В (мВ) %
1 2
Таблиця 1.3 Вимірювання напруги цифровим вольтметром № п/п Орієнтовне значення напруги, Ux Показ цифрового вольтметра, UЦВ Гранична відносна похибка, ?Uцв,гр Гранична абсолютна похибка, ?UЦВ,гр Результат вимірювання, UЦВ Методична похибка, ?UЦВ,м
В (мВ) В (мВ) % В (мВ) В (мВ) %
1 2
Таблиця 1.4 Непряме (опосередковане) вимірювання струму за спадом напруги на резисторі № п/п Орієнтовне значення струму, Іх Номінальне значення опору RN Допустима відносна похибка опору, ?RN,доп Показ цифрового вольтметра, URN,ЦВ Гранична відносна похибка вимірювання напруги, ?URN,цв,гр Гранична відносна похибка вимірювання струму, ?IRN,гр Гранична абсолютна похибка вимірювання струму, ?ІRN,гр Результат вимірювання, ІRN
А (мА) Ом % В (мВ) % % А (мА) А (мА)
1 2
Таблиця 1.5 Технічні (метрологічні) характеристики засобів вимірювальної техніки № п/п Назва Тип (система) Межа вимірювання Клас точності Заводський номер Рік виготовлення Вхідний опір
1 2
Обчислення шуканої величини за робочою формою: Обчислення похибок (формули та розрахунок): Запис кінцевого результату: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Аналіз результатів та висновки: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Підпис студента Допуск
