Разработка методики выполнения измерений переменного напряжения сложной формы на выходе резестивного делителя напряжения
Выбор методов и средств измерений. Типовые метрологические характеристики вольтметра. Методика выполнения измерений переменного напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения методом вольтметра в рабочих условиях, обработка данных.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.11.2011 |
| Размер файла | 75,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Разработка методики выполнения измерений переменного напряжения сложной формы на выходе резестивного делителя напряжения
Введение
Методика выполнения измерений (МВИ) - технологический процесс измерений, выполнение которого с соблюдением всех требований, содержащихся в описании аттестованной МВИ, гарантирует получение результатов измерений с качеством, удовлетворяющим для него нормам.
Получение результатов измерений с известной точностью, не превышающей допускаемых пределов, является важнейшим условием обеспечения единства измерений. Таким образом, МВИ, отвечающие современным требованиям, играют решающую роль в обеспечении единства измерений.
МВИ определяют качество измерений, разрабатываются и применяются с целью обеспечения измерений физических величин с точностью, правильностью и достоверностью, удовлетворяющих регламентированным для них норм.
Существует два вида МВИ: типовая и индивидуальная.
Типовая МВИ - МВИ, рассчитанная на применение любого экземпляра СИ и вспомогательных технических средств, характеристики которых удовлетворяют требованиям описания МВИ.
Индивидуальная МВИ - МВИ, рассчитанная на применение конкретных экземпляров СИ и вспомогательных технических средств и при определении показателей качества которой учитывались индивидуальные свойства этих экземпляров.
Целью данной курсовой работы является получение практических навыков разработки МВИ, основными этапами которой являются:
- формирование исходных данных для разработки МВИ;
- выбор методов и средств измерений (далее - СИ);
- разработка описания МВИ;
- оформление результатов разработки МВИ.
При разработке МВИ одним из основных исходных требований является требование к точности измерений.
1. Разработка основных этапов МВИ
1.1 Формирование исходных данных
измерение делитель напряжение
Измеряемая величина:
напряжение переменного тока на выходе резистивного делителя напряжения, применяемого в лабораторном практикуме.
Характеристики измеряемых величин:
Напряжение, В, не более ………….. 3,0
Пределы допустимого относительного отклонения
показаний СИ от измеряемого значения
напряжения, %, не более ………… ± 1,5
Значение напряжения: средневыпрямленное
Форма сигнала: ОПИ (однополярные прямоугольные импульсы)
со скважностью 3
Частота сигнала, кГц, не более ………. 5,0
Условия измерений:
- диапазон температуры окружающего воздуха, К, …………288-298
- относительная влажность воздуха, % ………….50 - 80
Характеристики объекта измерений
(R1=R2=R), Ом, не более …………. 105
1.2 Выбор методов и средств измерений
Поставленная измерительная задача может быть решена при использовании различных средств измерений (вольтметра и осциллографа).
Поставленные нормы точности показывают, что средневыпрямленное значение может быть измерено с помощью осциллографа прецизионного (цифрового), например С 1-112. Однако при расчете средневыпрямленного значения по показанию осциллографа соответствующего амплитудному значению будет допущена существенная ошибка. Поэтому предпочтитель-ней применить соответствующий вольтметр переменного тока. Как известно эти вольтметры строятся с применением различного вида детекторов, причем шкалы их градуируются по-разному. По этому показания любого подобного вольтметра должно быть проанализировано, в результате чего могут быть указаны пределы, в которых находится исследуемое значение напряжения сложной формы.
Для обеспечения правильности и точности показаний в данном случае должны быть учтены типовые метрологические характеристики используемого вольтметра.
Далее рассмотрим три характерных типа вольтметра:
1. Вольтметр с детектором средневыпрямленного значения, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы.
2. Вольтметр с амплитудным детектором, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы.
3. Вольтметр с детектором среднеквадратического значения, показания, которого всегда соответствуют среднеквадратическому значению напряжения любой формы.
Выведем соотношения для всех трех вариантов используемых вольтметров.
1. В случае применения вольтметра с детектором средневыпрямленного значения, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы справедливо следующее выражение:
где - коэффициент амплитуды, - коэффициент формы
===
Амплитудное значение всего напряжения определяется по формуле:
(4)
(5)
Из формулы (3) вычисляем
(6)
2. В случае применения вольтметра с амплитудным детектором, причем шкала вольтметра проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы справедливо следующее выражение:
отсюда:
(
следовательно:
3. Проанализируем показания вольтметра с детектором среднеквадратического значения. Подобные вольтметры всегда дают показания соответствующие среднеквадратическому значению напряжения любой формы.
Искомое средневыпрямленное значение всего сигнала определяется согласно выражению:
Анализируя три полученных выражения, выбираем вольтметр с детектором средневыпрямленного значения. Однако следует учесть, что это расчетное значение определенное по показанию пока ещё не учитывает характеристики точности и правильности показаний. Средневыпрямленное значение может быть представлено в виде пределов которых оно может находиться с учетом основных метрологических характеристик используемого вольтметра.
Класс точности средства измерения (вольтметра) определяет величину максимального допустимого абсолютного отклонения показания вольтметра от измеряемого значения (±е).
Абсолютная детерминированная поправка к показаниям вольтметра (), должна быть определена с учетом входного сопротивления вольтметра Rвх. С учетом выше - сказанного эти пределы могут быть представлены в виде выражения:
(12)
Далее выберем вольтметр, исходя из поставленных требований к характеристикам точности.
Поскольку д 1,5%, то можно сделать вывод, типовые стрелочные вольтметры не подходят. Следовательно, необходимо использовать цифровой вольтметр.
Выбираем вольтметр В 7-40 с классом точности в режиме измерения переменного напряжения 0,6/0,1. Этот вольтметр имеет следующие пределы измерений выбираемые автоматически:
0,2; 2; 20; 200; 2000 В
Следовательно, при необходимости снятия показаний 3В;
%
что удовлетворяет поставленным требованиям.
Абсолютное отклонение показания от измеренного значения определяется по формуле:
В
Определим величину абсолютной поправки к показаниям вольтметра, для чего выведем формулу. Напряжение на выходе делителя при Rвх > ? определим по формуле:
(13)
При Rвх, экспериментально определяем значение этого напряжения:
(14)
Относительная поправка к показаниям вольтметра определяется по формуле:
(15)
Далее по этому аналитическому выражению построим график зависимости:
|
0,01 |
01 |
1 |
10 |
100 |
||
|
% |
0 |
5 |
34 |
74 |
98 |
Рис. 3 График зависимости
У вольтметра В 7-40, Rвх должно быть не менее 1 Мом. Предположим, что у данного экземпляра вольтметра Rвх составляет Rвх=1,2 Мом. Тогда отношение .
Определяем по графику рис. 3 величину .
Переход от относительной детерминированной поправки к абсолютной производится согласно зависимости:
С учетом вышесказанного, измеряемое средневыпрямленное значение напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения находится в пределах:
(4,05 + 0,13) - 0,03 UCВ (4,05 + 0,13) + 0,03 (В)
4,15 UCВ 4,21 (В)
2. Разработка документации
1. Вводная часть.
Настоящий документ устанавливает методику выполнения измерений переменного напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения методом вольтметра в рабочих условиях.
2. Нормы точности и правильность измерений
Реализация данной МВИ обеспечивает выполнение измерений переменного напряжения сложной формы с максимально допустимым отклонением показания от измеряемой величины, не более ± 1,5%
3. Средства измерений и вспомогательные устройства
При проведении измерений применяют СИ, технические характеристики которых приведены в таблице 1.
Таблица 1.
|
№ п/п |
Наименование измеряемой величины |
Наименование СИ |
Тип |
Метрологические характеристики |
||
|
Цена деления |
Класс точности |
|||||
|
1. |
Переменное напряжение сложной формы |
Вольтметр |
В 7-40 |
Единица младшего кода |
0,6/01 |
4. Метод измерений
Измерение переменного напряжения сложной формы выполняют методом непосредственной оценки, реализованным с помощью вольтметра В 7-40. Значение переменного напряжения сложной формы является результатом прямых измерений с помощью вольтметра.
5. Требования безопасности
- При выполнении измерений переменного напряжения сложной формы необходимо соблюдать «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утверждённые Госэнергонадзором.
- По требованиям безопасности вольтметр В 7-40 относится к классу защиты Й.
- К работе с вольтметром допускаются лица изучившие работу вольтметра и его составных частей и прошедшие проверку знаний по технике безопасности при работе с электроустановками напряжением до 1000 В (с делителем - свыше 1000 В).
- Перед включением вольтметр необходимо заземлить, для чего зажим защитного заземления «» на задней панели вольтметра подсоединить к контуру защитного заземления.
- Подключение к вольтметру и отключение измерительных кабелей производится только при обесточенных электрических цепях.
- Лица, допущенные к работе должны проходить ежегодную проверку знаний по технике безопасности.
6. Требования к квалификации операторов
К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие среднетехническое, неполное высшее образование, прошедшие инструктаж в соответствии со стандартом предприятия, изучившие техническую документацию на применяемые СИ.
7. Условия выполнения измерений
При проведении измерений и при подготовке к ним необходимо соблюдать условия, приведённые в таблице 2.
Таблица 2
|
№ п/п |
Измеряемая величина |
Наименование влияющих величин |
||
|
1 |
Напряжение |
Номинальное напряжение сети |
Предельное отклонение |
|
|
220 В |
±10% |
|||
|
Частота напряжения питания |
Предельное отклонение |
|||
|
50 Гц |
±0,5 Гц |
|||
|
Температура окружающей среды |
Предельное отклонение |
|||
|
200С |
±100С |
|||
|
Влажность |
Предельное отклонение |
|||
|
65% |
±15% |
|||
|
Рабочая область частот |
||||
|
20Гцч100КГц |
8. Подготовка к выполнению измерений
- убедиться в отсутствии механических повреждений в случае транспортирования прибора в условиях повышенной влажности или низких температур;
- убедиться в наличии действующих сертификатов калибровки у применяемого СИ;
- установить прибор в горизонтальное положение;
- установить тумблер СЕТЬ в положение ВКЛ.;
- перед измерением прогреть прибор в течении 10 минут;
- при измерении ~U подключить к гнездам «U, R» и «О» кабель К2;
- нажать на передней панели переключатель рода работ соответствующий ~U;
9. Выполнение измерений
Для проведения измерений переменного напряжения необходимо выполнить следующие операции:
- подготовить вольтметр к измерениям согласно, подраздела 8;
- провести отсчет показаний по индикаторному табло.
10. Обработка результатов измерений
Обработка результатов измерений переменного напряжения сложной формы производится согласно методике проведения однократного измерения:
1. Анализ априорной информации (об измеряемой величине, о влияющих факторах и т.д.);
2. Получение одного значения отсчёта ;
3. Определение средневыпрямленного значения показания прибора
, В
где - скважность.
4. Определение максимально возможного абсолютного отклонения результата однократного измерения от значения измеряемой величины.
, В,
где - относительное отклонение показаний от измеряемого значения напряжения.
4. Определение абсолютной детерминированной поправки к показаниям вольтметра (), должна быть определена с учетом входного сопротивления вольтметра Rвх.
, В
где - относительная поправка к показаниям вольтметра
, %
5. Определение пределов, в которых находится значение измеряемой величины.
, В
Список литературы
измерение норма технологический
1. Виноградов Г.А. Основы электротехники. - Л.: Изд-во Энергия, 1992
2. Спектр. Электрические измерения
3. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. - М.: Высшая школа, 1993
4. ГОСТ Р 8.563-96 «ГСИ. Методики выполнения измерений»
5. МИ 1967-89 «ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения»
6. МИ 2377-98 «ГСИ. Разработка и аттестация методик выполнения измерений»
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проектирование этапов методики выполнения измерений средневыпрямленного значения напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения. Использование вольтметра переменного тока. Определение класса точности средства измерения (вольтметра).
курсовая работа [122,9 K], добавлен 25.11.2011Методика выполнения измерений как технология и процесс измерений. Формирование исходных данных, выбор методов и средств измерений. Разработка документации методики выполнения измерений напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения.
курсовая работа [100,1 K], добавлен 25.11.2011Измерение входных сопротивлений экземпляров вольтметров, используемых в работе. Исследование влияния входного сопротивления вольтметра на результат измерения напряжения с применением делителя напряжения. Проверка вольтметра по цифровому методу сличения.
лабораторная работа [306,7 K], добавлен 05.06.2015Определение времени нарастания входного импульса и передаточных свойств делителя методом частотных характеристик. Конструктивное исполнение омического делителя напряжения. Расчет переходной характеристики делителя, подключение его к осциллографу.
курсовая работа [260,4 K], добавлен 04.06.2011Сущность и назначение импульсного вольтметра. Технические и метрологические характеристики некоторых его видов. Структурная схема аналогового электронного импульсного вольтметра, принцип его работы. Расчет делителя, пределы измерений и погрешности.
реферат [401,8 K], добавлен 14.11.2010Измерение активной и реактивной мощности в сети переменного тока: формирование исходных данных для разработки МВИ, выбор методов и средств. Проект документа и основные требования к точности измерений, государственная система обеспечения их единства.
курсовая работа [44,8 K], добавлен 25.11.2011Метрология как наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства. Знакомство с основными особенностями комбинированного вольтметра В7-40 для измерения среднеквадратических значений переменного напряжения и тока.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 08.11.2013Рассмотрение создания коммутатора переменного напряжения, функциональным назначением которого является преобразование переменного напряжения с постоянной частотой и амплитудой в регулируемое по амплитуде переменное напряжение с неизменяемой частотой.
курсовая работа [418,9 K], добавлен 01.06.2012Схема компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах. Определение коэффициентов пульсации, фильтрации и стабилизации. Построение зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки. График напряжения на входе и выходе стабилитрона.
лабораторная работа [542,2 K], добавлен 11.01.2015Определение среднеквадратического отклонения погрешности измерения, доверительного интервала, коэффициента амплитуды и формы выходного напряжения. Выбор допустимого значения коэффициента деления частоты и соответствующего ему времени счета для измерений.
контрольная работа [110,9 K], добавлен 15.02.2011
