Казачков В.С., Кузнецов А.А., Петров С.И., Черемисин В.Т. Электрические измерения и способы обработки результатов наблюдения ( )

Подождите немного. Документ загружается.

1.6. Лабораторная работа 3

ИЗМЕРЕНИЕ СРЕДНИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ОДИНАРНЫМ

МОСТОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: изучение одинарного моста Р333 и приобретение навыков

измерения средних сопротивлений, ознакомление с поверкой моста методом

сличения с показаниями магазина образцовых сопротивлений.

1.6.1. Порядок выполнения работы

1) Измерить мостом Р333 по двух- и четырехпроводной схеме

сопротивления, значение которых заранее не известно. Для этого необходимо:

подключить измеряемое сопротивление r

к зажимам моста 2 – 3, клеммы

1 – 2 замкнуть перемычкой, установить отношение плеч n = r

= 1, нажать

кнопку "Г";

кратковременно нажимая кнопку "Грубо" и изменяя значение

сравнительного плеча r начиная со старших декад, добиться нулевого

отклонения стрелки;

определить порядок величины измеряемого сопротивления, для которого

по таблице, представленной на приборе, нужно выбрать значение n,

обеспечивающее при равновесии моста использование всех декад

сравнительного плеча;

установить необходимое n, кратковременно нажимая кнопку "Грубо",

изменяя значения старших декад сравнительного плеча, добиться

минимального отклонения стрелки, после этого можно пользоваться кнопкой

"Точно";

кратковременно нажимая кнопку "Точно", продолжать уравновешивание

моста изменением сопротивления r в младших декадах до тех пор, пока

стрелка установится на нуль;

по значениям сравнительного плеча r и отношения n вычислить

измеряемое сопротивление r

по выражению (1.6). Результаты эксперимента и

вычислений занести в табл. 1.7.

Т а б л и ц а 1.7

Измерение неизвестных сопротивлений

№

п/п

n 

r, Ом r

x ,

Ом Схема включения

Двухпроводная

Четырехпроводная

2) Поверить мост комплектно. Комплектная поверка заключается в

сравнении (сличении) показаний моста со значениями образцовых мер

сопротивления. При поверке в диапазоне сопротивлений от 10 до 99900 Ом

измеряемые сопротивления подключить к зажимам моста 2 – 3, замкнув

перемычкой зажимы 1 – 2. В диапазоне меньше 10 Ом сопротивление r

подключить, используя четырехзажимную схему, сняв имеющуюся перемычку

1 – 2. Показания образцового магазина сопротивлений в этом случае берутся

без поправки. По данным испытаний вычислить абсолютные погрешности



= r

– r

, (1.27)

где r

– значение сопротивления, установленное на магазине сопротивления.

Относительная погрешность

100





мx



%. (1.28)

Исходные данные и результаты расчетов свести в табл. 1.8.

Т а б л и ц а 1.8

Результаты поверки моста постоянного тока

№

п/п

, Ом

n 

r, Ом r

, Ом



, %

Схема

включения

Двух-

проводная

Четырех-

проводная

1.6.2. Контрольные вопросы

1) Вывести уравнение равновесия одинарного моста.

2) По каким причинам ограничивается диапазон измеряемых мостом

сопротивлений?

3) Когда и почему используется схема двух – и четырехпроводного

подключения измеряемого сопротивления к мосту?

4) По каким причинам нельзя измерять малые сопротивления?

1.7. Лабораторная работа 4

ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

Цель работы: ознакомление с методами измерения напряжения, тока и

сопротивления с помощью электронного осциллографа.

1.7.1 Основные теоретические положения

Электронные осциллографы используются в качестве приборов для

визуального наблюдения и записи периодических электрических процессов.

Они широко применяются в электроизмерительной технике, так как

позволяют вести наблюдения формы кривой исследуемого напряжения и тока.

Осциллографом также можно производить прямые измерения напряжения и

косвенные измерения тока по падению напряжения на резисторе с известным

сопротивлением.

В современных осциллографах при измерении амплитуды сигнала и его

временных параметров применяют метод непосредственного отсчета по шкале

на экране прибора, который основан на использовании предварительно

откалиброванного входного аттенюатора канала вертикального отклонения в

вольтах на деление (В/дел.) и длительности развертки (время/дел.).

Значение измеряемой амплитуды определяется по формуле:

yyvm

knmU 

, (1.29)

где m

– коэффициент отклонения луча по вертикали, В/дел.;

– отклонение луча по вертикали, дел.;

– коэффициент деления напряжения делителем канала вертикального

отклонения (k

= 1, k

= 10).

Значение измеряемого временного интервала вычисляется по формуле:

pxt

Mnmt 

, (1.30)

где m

– коэффициент развертки, время/дел.;

– отклонение луча по горизонтали, дел.;

– множитель развертки (M

= 0,2, M

= 1).

Измеряемое переменное напряжение подается на вход канала Y,

генератор развертки обычно отключают. Электронный луч на экране

прочерчивает вертикальную прямую линию, длина которой при

синусоидальном и симметричном напряжении переменного тока будет

пропорциональна удвоенной амплитуде измеряемого переменного напряжения:



. (1.31)

Значение коэффициентов m

, k

определяют по положению

соответствующих переключателей на передней панели осциллографа. Для

оценки формы исследуемого напряжения включают генератор развертки.

1.7.2. Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться с инструкцией по эксплуатации электронного

осциллографа и подготовить его к работе.

2) Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 1.14. В

качестве нагрузки включен измерительный трансформатор тока (ИТТ) на

холостом ходу. Входное напряжение установить не более 15 В, в этом случае

сопротивление R

составляет 100 Ом.

Рис. 1.14. Схема для измерений осциллографом

0 N

3) Амперметром и вольтметром измерить действующие значения тока и

напряжения при различных значениях коэффициента трансформации ИТТ. При

этих же значениях измерить амплитудные значения тока и напряжения

осциллографом. Для этого канал Y осциллографа последовательно подключить

к клеммам вольтметра и резистора R

. Убедиться в том, что ток имеет

несинусоидальную форму, а напряжение осталось синусоидальным. При

измерениях воспользоваться соотношениями для амплитудных значений:

yvy

kmn

U 

; (1.32)

kmn

yvy



. (1.33)

Рассчитать коэффициенты амплитуды сигналов по формулам:



; (1.34)



, (1.35)

где I, U – действующие значения измеренных величин.

Результаты для двух измерений и расчетов свести в табл. 1.9. Сделать

вывод относительно коэффициента амплитуды для синусоидального и

несинусоидального сигналов.

Т а б л и ц а 1.9

Измерения осциллографом

Измеряемая

величина

Действующее

значение В, А

Ом

т.т

Амплитудное

значение В, А

Коэффициент

амплитуды k

т.т

– коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока.

4) Зарисовать осциллограммы напряжений и тока на графиках, указав

масштабы по времени и измеряемой величине.

5) Измерить по несколько значений активного r

и комплексного z

сопротивления. Измерения и расчет составляющих комплексного

сопротивления выполнить по методике, изложенной в пункте “Основные

теоретические положения”. Все результаты измерений и расчетов свести в

табл. 1.10.

Т а б л и ц а 1.10

Измерение сопротивлений осциллографом

Действующее

значение

U, В

Амплитудное

значение

, В

Добавочное

сопротивление

, Ом

Измеряемое

сопротивление

, Ом

Примечания

1.7.3. Контрольные вопросы

1) Пояснить назначение электронно-лучевых осциллографов, назвать их

разновидности.

2) Начертить упрощенную блок-схему электронно-лучевого

осциллографа.

3) Описать принцип измерения тока, комплексного сопротивления и

частоты с помощью электронно-лучевого осциллографа.

4) Указать характер изменения коэффициента амплитуды в зависимости

от формы измеряемого переменного напряжения.

2. СРЕДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. О с н о в н ы е с в е д е н и я и з т е о р и и

Для ответа на вопрос "чем измеряем?" необходимо уметь правильно

выбрать средства электрических измерений.

Средствами электрических измерений называют технические средства,

используемые при электрических измерениях и имеющие нормированные

метрологические характеристики. Различают следующие основные виды

средств измерений: меры, электроизмерительные приборы, измерительные

преобразователи, электроизмерительные установки, измерительные

информационные системы (ИИС), измерительно-вычислительные комплексы

(ИВК). Более подробная классификация приведена на рис. 2.1.

Мерами называют средства измерений, предназначенные для

воспроизведения физической величины заданного размера. Различают одно-,

многозначные меры и наборы мер.

Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера,

например, мера ЭДС  нормальный элемент, задающий ЭДС с высокой

точностью. Многозначная мера воспроизводит ряд одноименных величин

разного размера, например конденсатор переменной емкости.

Набор, или комплект, содержит несколько мер различных классов

точности и частотного диапазона. Примером набора мер являются магазины

сопротивлений, емкостей и др.

Меры, используемые при градуировке и поверке других средств

измерений, называют образцовыми. К ним можно отнести нормальный элемент

ЭДС, образцовые меры сопротивления, образцовые катушки индуктивности и

взаимной индуктивности, образцовые меры емкости и др.

Поверка  выявление степени соответствия рабочих характеристик

средства измерения их нормированным значениям. Существует определенная

система поверки, высшим звеном которой является эталон.

Эталоном называют средство измерений (или их комплекс),

обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее

размера образцовым средствам измерений. В зависимости от точности

воспроизведения

Рис. 2.1. Разновидности средств электрических измерений

СРЕДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Меры

Измерительные

приборы

Измерительные

преобразователи

Комплексные

измерительные

устройства

Однозначные

Многозначные

Непосредственной

оценки

Сравнения

с мерой

Аналоговые

Цифровые

Электрических величин

Неэлектрических величин

Измерительные установки

Измерительные информационные системы

Измерительно-вычислительные комплексы

единицы и назначения эталоны делятся на следующие: первичный, или

государственный, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в

стране точностью; эталон-копия, служащий для передачи размера единицы по

цепи поверки; рабочий эталон, предназначенный для передачи размера

единицы образцовым средствам измерений. По последним поверяются рабочие

средства измерений.

Электроизмерительными приборами называют средства измерений,

предназначенные для выработки сигналов измерительной информации, т.е.

сигналов, функционально связанных с измеряемыми физическими величинами,

в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Существует достаточно широкая классификация приборов по различным

признакам: аналоговые и цифровые, показывающие и регистрирующие,

самопишущие, печатающие, суммирующие, интегрирующие, приборы

сравнения и др.

Аналоговыми называют приборы, показания которых являются

непрерывными функциями изменения измеряемых величин, цифровыми 

приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной

информации и представляющие показания в цифровой форме. Основной

признак показывающих приборов  наличие шкалы и стрелки или светового

луча для аналоговых приборов и индикаторов – для цифровых.

Регистрирующие приборы осуществляют считывание и регистрацию

показаний, например, в виде диаграммы (самопишущие) или в цифровой форме

(печатающие). Примером суммирующего прибора может служить ваттметр,

предназначенный для измерения суммарной мощности нескольких генераторов,

интегрирующего  счетчик электрической энергии, прибора сравнения  мост,

потенциометр.

Электроизмерительные аналоговые приборы по способу преобразования

подводимой электромагнитной энергии (измеряемой электрической величины

или величины, пропорциональной ей) в механическую энергию перемещения

подвижной части (отклонение стрелки или светового луча) подразделяются на

следующие основные группы: магнитоэлектрические, электромагнитные,

электродинамические, выпрямительные, электронные и др.

В магнитоэлектрических измерительных механизмах вращающий момент

создается в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и

магнитного поля катушки с током. Отклонение указателя пропорционально

первой степени тока, поэтому при изменении направления тока меняется на