Методические указания к решению задач по разделу

ВОПРОСЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЭКЗАМЕН

1. Сущность и методы измерений.

2. Средства измерений.

3. Погрешности измерений, метрологические показатели средств измерений.

4. Закономерности проявления погрешностей.

5. Обработка результатов измерений.

6. Методика расчета погрешностей при однократных и многократных измерениях.

7. Классификация и условные обозначения, наносимые на шкалу аналоговых приборов (прибор прилагается).

8. Принцип действия, назначение прибора магнитоэлектрической системы.

9. Принцип действия, назначение прибора электромагнитной системы.

10. Принцип действия, назначение прибора электродинамической системы.

11. Понятие о входном сопротивлении прибора, включение амперметров.

12. Расширение пределов измерения тока. Расчет шунта.

13. Измерение переменного тока (промышленных, низких и высоких частот).

14. Методы измерения постоянного напряжения.

15. Расширение пределов измерения вольтметра. Расчет добавочного сопротивления.

16. Измерение напряжения промышленной, звуковой, высокой частоты.

17. Вольтметры выпрямительной системы (с мостовой схемой выпрямления).

18. Работа с комбинированным прибором (прибор прилагается).

19. Аналоговые электронные вольтметры. Схема, принцип действия, достоинства, недостатки электронного вольтметра на мостовой схеме УПТ.

20. Структурная схема цифрового вольтметра. Достоинства, недостатки, область применения цифровых приборов.

21.Измерение мощности.

22. Назначение и классификация измерительных генераторов.

23. Упрощенная структурная схема электронного осциллографа, назначение блоков.

24. Измерение параметров сигналов осциллографом.

25. Измерение электрических сопротивлений.

26. Измерение емкости.

27. Измерение индуктивности.

28. Общие сведения о методах измерения низких и высоких частот.

29. Метод нулевых биений и его применение для измерения частоты.

30. Дискретный метод измерения частот.

31.Измерение коэффициента мощности.

32.Измерение расхода энергии.

33.Автоматизация измерений

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа рассчитана на двадцать вариантов. Каждый вариант со­держит две задачи и теоретический вопрос.

Вариант контрольной работы определяется по последней цифре шифра - номера личного дела студента.

Перед выполнением контрольной работы необходимо изучить теоретический материал в соответствии с программой дисциплины.

При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требо­вания:

- в контрольную работу обязательно выписываются полностью вопросы и усло­вия задач, заносятся схемы и чертежи. После вопроса должен следовать ответ на него. Содержание ответов должно быть четким и кратким;

- вычислениям должны предшествовать исходные формулы;

- для всех исходных и вычислительных физических величин должна указываться
размерность; при этом следует иметь в виду, что числовые значения величин можно подставлять только в том случае, если их размерность совпадает;

- при выборе недостающих параметров следует указывать источник, откуда взя­ты данные величины.

На каждой странице оставляются поля шириной 3—4 см для замечаний проверя­ющего работу. За ответом на последний вопрос приводится список использованной литературы, указывается методическое пособие, по которому выполнены работы, ставится подпись исполнителя и оставляется место для рецензии.

На обложке тетради указывается учебный шифр, наименование дисциплины, курс, отделение, индекс учебной группы, фамилия, имя, отчество исполнителя, точ­ный почтовый адрес.

В установленные учебным графиком сроки студент направляет выполненную работу для проверки в учебное заведение.

Домашние контрольные работы оцениваются «зачтено» или «не зачтено». После получения прорецензированной работы студенту необходимо исправить отмеченные ошибки, выполнить все указания рецензента, повторить недостаточно усвоенный теоретический материал.

Не зачтенная контрольная работа подлежит повторному выполнению.

Задания, выполненные не по своему варианту, не засчитываются и возвращают­ся студенту.

Методические указания к решению задач по разделу

«Приборы и методы электрических измерений»

 «Расчет шунтов и добавочных резисторов, определение погрешностей результата измерения»

  В любом электроизмерительном приборе полный поворот его подвижной части, при котором указательная стрелка отклоняется до правой крайней отметки шкалы, происходит при определенной силе тока, протекающего через прибор. Эту силу тока называют током полного отклонения стрелки, или номинальным током прибора.

  В приборах магнитоэлектрической системы ток полного отклонения стрелки имеет очень небольшую величину (от 0,5 до 30 мА для вольтметров и несколько десятков миллиампер для амперметров). Поэтому для измерения токов и напряжений, превышающих указанные значения или для расширения пределов измерения имеющихся амперметров и вольтметров применяют шунты и добавочные резисторы.

  Для расширения пределов измерения приборов по току применяют шунты, а по напряжению – добавочные резисторы.

 Рисунок 1.1 – Присоединение измерительных механизмов: а) к шунтам

б) к добавочным резисторам

Аналогично подключаются шунты и добавочные резисторы к имеющимся амперметрам и вольтметрам.

Расчет шунта для расширения предела измерения амперметра:

1.Определяется шунтирующий множитель

                                                             n = I´_N/I_N,

где I´_N – новый предел измерения амперметра, А                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         I_N – предел измерения имеющегося амперметра, А

2.Определяется сопротивление шунта

R_Ш = R_А/( n – 1),

где R_Ш – сопротивление шунта, Ом

                              R_А- внутреннее сопротивление амперметра, Ом

n – шунтирующий множитель

 

  Расчет добавочного резистора для расширения предела измерения вольтметра:

1.Определяется множитель добавочного резистора

                                                              n = U´_N / U _N,

                                               где  U´_N – новый предел измерения вольтметра, В

                                                        U _N – предел измерения имеющегося вольтметра, В

2.Определяется значение добавочного резистора

R_Д = R_U  ( n – 1),

где Rд – сопротивление добавочного резистора, Ом

  R_U – внутреннее сопротивление вольтметра, Ом

                                           n – множитель добавочного резистора

   Истинное значение измеряемой величины принципиально не может быть найдено, поэтому   достаточно оперировать оценкой и диапазоном возможных значений погрешности.

   Суммарная погрешность результата любого измерения в общем случае складывается из трех составляющих: инструментальной, методической и субъективной.

   При прямых измерениях вопрос определения оценок основной погрешности однократного измерения сводится к определению инструментальной погрешности. Воспользуемся наиболее простым (детерминированным) подходом – оценкой по наихудшему случаю, т.е. определим максимально возможные значения погрешностей при заданных условиях. При таком подходе доверительная вероятность р_дов = 1.

1.Оценим предельное значение основной абсолютной погрешности через класс точности прибора                                            ±Δ = γ_{кл. точн.} Х _N / 100,

где γ_{кл. точн} – класс точности прибора,

                                                   Х _N – предел измерения

2.Предельное значение основной относительной погрешности

                                                         δ = (± Δ 100%) / X_изм,

где Δ – абсолютная погрешность измерения,

X_изм – измеренная физическая величина

       Реальные погрешности могут иметь любые конкретные значения, не превышающие этих рассчитанных предельных значений.

   При косвенных измерениях необходимо считаться и с методической погрешностью.

   Правильная запись результата измерения выглядит так: 

Х; ±Δ; р_дов

 

 

 

Пример 1.

      Амперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения I_N = 5 А, внутренним сопротивлением R_А = 0.0249 Ом, шкалой на N = 20 делений предполагается использовать для измерения тока 15 А.

Подобрать шунт, найти цену деления амперметра и оценить погрешности измерения тока, если класс точности амперметра 1.0.

Решение

1.Выберем новый предел измерения I´_N = 20 А. Такой предел обеспечивает более точные измерения и удобство работы с прибором.

2.Рассчитаем шунт, обеспечивающий предел измерения I´_N = 20 А.

Определяем шунтирующий множитель 

 n = I´_N/I_N = 20 / 5 = 4

Определяем сопротивление шунта

R_Ш = R_А/( n – 1) = 0.0249 / (4 -1) = 0.0083 = 83· 10^-4 Ом

3.Находим новую цену деления

С´ = I´_N / N = 20 / 20 = 1 А / дел

4.Находим погрешности измерения.

Абсолютная погрешность

±Δ = γ_{кл. точн.} I´_N / 100 = 1· 20 / 100 = ±0.2 А

Относительная погрешность измерения

δ = (± Δ 100%) / I_изм = (±0.2· 100% ) / 15 = ± 1.3%

 

Ответ: I = 15 А; Δ = ±0.2 А; р_дов = 1

 

 

Пример 2.

          Для определения значения сопротивления R собрана схема, изображенная на рисунке 1.2. Получены следующие показания приборов: U = 8 В, I = 1.6 А.

                                               

Рисунок 1.2 – Схема цепи для измерения сопротивления

    Найти значение сопротивления резистора (R) и погрешности измерения, если внутреннее сопротивление вольтметра R_U = 20 кОм, а погрешности приборов отсутствуют (показания скорректированы с помощью поправок).

Решение

1.Сопротивление R, найденное по показаниям приборов,

R_изм = U/I = 8/1.6 = 5 Ом

2.Для определения действительного значения сопротивления R надо учесть, что часть тока, отсчитанного по амперметру, проходит через вольтметр

I_U = U/ R_U= = 8/20 10³ = 0.4 10^-3 А

3.Действительное значение тока, проходящего через измеряемое сопротивление

I_R  = I - I_U = 1.6 – 0.0004 = 1.5996 А

4.Следовательно

R = U/ I_R  = 8/1.5996 = 5.00125 Ом

5.Абсолютная погрешность измерения определяется как

Δ = R_изм – R = 5 – 5.00125 = - 0.00125 Ом

6.Относительная погрешность

δ = (Δ· 100%) / R = (- 0.00125·100%) / 5.00125 = - 0.025%

Эта погрешность вызвана методом измерения, а не погрешностью приборов и в данном случае составляет сотые доли процента, ею можно пренебречь.

 

Ответ: R = 5.00125 Ом

 

 

---

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 51; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!