Описание и порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с имеющейся на рабочем месте аппаратурой и получить у преподавателя конкретное задание для выполнения лабораторной работы.

Задание

1. Ознакомиться с имеющейся на рабочем месте аппаратурой и получить у преподавателя конкретное задание для выполнения лабораторной работы.

2. Определить основную погрешность комбинированного измерительного прибора (тестера) в следующих режимах работы:

а) вольтметра постоянного тока,

б) вольтметра переменного тока,

в) миллиамперметра постоянного тока.

3. Для каждого из поверяемых режимов построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей прибора от показаний поверяемого прибора.

4. Определить амплитудно-частотную характеристику АЧХ вольтметра переменного тока. Построить график АЧХ, определить рабочую полосу частот вольтметра.

5. На основе анализа полученных данных сделать вывод о соответствии поверяемого прибора его классу точности.

 

Описание и порядок выполнения работы

Поверкой называют определение погрешностей средства измерений и установление его пригодности к применению. Погрешности определяют по результатам конечного числа экспериментов при сравнении показаний поверяемого прибора и образцового средства измерений. При этом отношение пределов допускаемых абсолютных основных погрешностей образцовых средств измерений и поверяемых приборов для каждой поверяемой отметки шкалы должно быть не более 1:5 (в ряде случаев допускается 1:3) при поверке приборов всех классов точности.

Поверка вольтметров и амперметров методом сличения. В основе поверки методом сличения лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым прибором и образцовым средством измерений и сравнение результатов измерений.

Перед началом поверки необходимо:

а) установить поверяемый прибор в нормальное для него положение в соответствии с условным обозначением на шкале прибора,

б) с помощью корректоров установить указатель прибора на начальную отметку шкалы.

Для поверки вольтметра собрать поверочную схему, рис. 1a, где V и V _O – поверяемый и образцовый вольтметры, R ₂ и R ₃ – регулировочные переменные резисторы, R ₁ – токоограничивающий резистор.

Для поверки амперметра собрать поверочную схему, рис. 1б, где А, А _О – поверяемый и образцовый амперметры, R ₅ и R ₆ – регулировочные переменные резисторы. R ₁ – токоограничивающий резистор.

В качестве источников питания поверочных схем использовать регулируемый источник постоянного тока и низкочастотный генератор переменного тока.

Поверка проводится для 5¸10 точек шкалы прибора равномерно распределенных по диапазону измерений. При определении основной погрешности указатель поверяемого прибора последовательно устанавливают на поверяемые отметки Х шкалы сначала при плавном увеличении измеряемой величины, а затем – на те же отметки при плавном уменьшении измеряемой величины. Для всех поверяемых отметок по образцовому средству измерений определяют действительные значения Х _{О УВ} и Х _{О, УМ}.измеряемой величины.

Абсолютную погрешность при увеличении и уменьшении показания определяют по формулам: D x _ув =х–х _{о ув}; D х_ум=х–х _{о ум}, где х – показание поверяемого прибора, х _{o ув} – показание образцового средства измерений при увеличении показаний, х _{o ум} – показание образцового средства измерений при уменьшении показаний. Относительная погрешность (в процентах):

d = 100D х / х,

приведенная погрешность (в процентах)

g = 100D х / х_N,

где х_N – нормирующее значение.

Относительную и приведённую погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности. При этом знак погрешности во всех случаях учитывается и зависит от соотношения х и х _о.

Вариацию показаний прибора на поверяемой отметке шкалы определяют как абсолютное значение разности действительных значений измеряемой величины при одном и том же показании прибора, полученном при плавном подходе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений. Вариация может определяться также в процентах от нормирующего значения измеряемой величины:

H = 100½ х _оув – х _оум½/ х_N.

Результаты эксперимента и расчётов заносят в таблицу.

Показания поверяемого прибора, х	Показания образцового средства измерения:	Погрешность:
абсолютная:	относительная, d, %	приведённая, g, %	вариация, Н, %
при увеличении х о, ув	при уменьшении х о ум	при увеличении D х ув	при уменьшении D х ум

Показания поверяемого и образцового приборов и абсолютная погрешность приводятся в единицах измеряемой величины.

Определение амплитудно-частотной характеристики АЧХ вольтметра переменного тока проводят по схеме, представленной на рис. 1а.В качестве источника питания используется генератор переменного тока, работающего в режиме синусоидальных колебаний.

Предварительно установить указатель вольтметра на оцифрованную отметку в диапазоне (0,5 ¸ 0.8) от выбранного предела измерений. Затем, не меняя выходного напряжения генератора, уменьшить его частоту до нескольких герц (2…5 Гц). При этом будут наблюдаться колебания указателя. Увеличивая плавно частоту входного напряжения определить ее минимальное значение, при котором колебания прекращаются.

Далее увеличивая частоту входного напряжения до 10 – 20 кГц, снять зависимость показания поверяемого вольтметра от частоты. При этом следует предварительно определить, при какой приблизительно частоте изменения показаний вольтметра будут заметными. До этой частоты достаточно снять показания в 3…4 точках, а после ее – не менее, чем в 5…7 точках.

Результаты эксперимента и расчётов заносят в таблицу, где f – устанавливаемые частоты, U (f)– показания поверяемого прибора на соответствующих частотах, K (f) = U (f) / U (50 Гц) – относительные значения АЧХ.

f, Гц	f 1	……..		……	fm
U, B		……..		……..
K (f)		……..		……..

По полученным данным построить АЧХ вольтметра и определить нижнюю f _н и верхнюю f _в границы частотного диапазона в соответствии требованиями допустимого спада АЧХ для поверяемого вольтметра.

 

Работа 2. ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ.

 

Цель работы – исследование метрологических характеристик электронных вольтметров

Задание

1. Ознакомиться с используемой аппаратурой и инструкциями по ее применению. Получить у преподавателя конкретное задание по выполнению работы.

2. Определить основную погрешность электронного вольтметра на диапазоне измерений, указанном преподавателем. Построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра. Сделать вывод о соответствии поверяемого вольтметра своему классу точности.

3. Определить амплитудно-частотную характеристику АЧХ электронного вольтметра. Построить график АЧХ и определить рабочую полосу частот вольтметра на уровне затухания АЧХ, определяемом нормативно-технической документацией на поверяемый вольтметр.

4. Экспериментально оценить АЧХ цифрового вольтметра. Провести сравнительный анализ амплитудно-частотных характеристик электронного, цифрового и электромеханического1 вольтметров. Построить графики АЧХ исследуемых приборов.

5. Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы (синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот этого прибора. Объяснить и подтвердить расчетами полученные результаты. Сделать вывод о влиянии формы измеряемого напряжения на показания электронного вольтметра.