Потенциометром постоянного тока

Цель работы

Целью работы является ознакомление с методикой поверки амперметров и вольтметров с помощью потенциометра постоянного тока.

Работа включает в себя:

1) поверку аналоговых вольтметра и амперметра;

2) поверку цифровых вольтметра и амперметра.

1 Домашнее задание

1.1 Ознакомиться с основными техническими характеристиками потенциометра постоянного тока.

1.2 Подготовить таблицы поверки вольтметров и амперметров.

1.3 Ознакомиться с методикой поверки приборов с помощью потенциометра.

1.4 Выписать основные формулы для определения погрешностей поверяемых приборов.

1.5 Ответить на контрольные вопросы.

2 Рабочее задание

2.1 Выполнить поверку цифрового вольтметра.

2.2 Выполнить поверку аналогового вольтметра.

2.3 Выполнить поверку цифрового амперметра.

2.4 Выполнить поверку аналогового амперметра.

3 Порядок выполнения работы

3.1 Поверку цифрового вольтметра выполнить следующим образом:

3.1.1 Подготовить потенциометр к измерению напряжения по методике, изложенной в [2].

3.1.2 Собрать схему поверки вольтметров (рис.1), строго соблюдая полярность источников питания и приборов.

3.1.3 Плавно изменяя (увеличивая) напряжение (ток) источника питания, последовательно установить ряд значений Ux (Ix), считывая их с соответствующих отметок шкалы и декад потенциометра (Ux').Занести результаты в таблицу 1, графы 1 и 2.

3.1.4 Последовательно уменьшая напряжение до нуля, произвести измерения Ux" при тех же значениях Ux (Ix), что и в предыдущем случае. Результаты занести в таблицу 1, графа 3.

3.1.5 Запишите значение коэффициента делителя - Кд.

Рисунок 1. Схема поверки вольтметров.

Таблица 1

Показания поверяе-мого вольтметра Ux, B	Показания потенциометра	Среднее значение показаний потенциометра	Расчетные значения
При увеличе-нии Ux'	При уменьше-нии Ux"	Действитель-ное напряжение Uд=Uср Кд	Δ U=Ux-Uд	γ, % (C, %)

ПРИМЕЧАНИЯ.

1 Величина С(%) рассчитывается при поверке цифрового вольтметра.

2.Напряжение нужно изменять таким образом, чтобы стрелка поверяемого вольтметра (амперметра) приближалась к данному оцифрованному делению шкалы, не переходя его. В противном случае нужно значительно изменить U (или I) и снова подвести стрелку к данному делению.

3.2 Включить в цепь (рис.1) вместо цифрового вольтметра аналоговый вольтметр и выполнить поверку по методике, изложенной в п.3.1.

Результаты занести в таблицу, подобную Таблице 1.

3.3 Для выполнения поверки аналогового амперметра:

3.3.1 Собрать схему поверки амперметра (рис.2), соблюдая полярность напряжений и подключаемых приборов.

Рисунок 2. Схема поверки амперметра.

3.3.2 Выполнить поверку амперметра по методике, изложенной в п.3.1.

Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2

Показания поверяемого амперметра Ix, A	Показания потенциометра	Среднее значение показаний потенциометра Uср=(Uх'-Uх")/2	Расчетные значения
При увели-чении Ux'	При умень-шении Ux"	Действитель-ный ток Iд=Uср R2	Δ Ι =Ix-Iд	γ, % (C, %)

Величина С(%) рассчитывается при поверке цифрового амперметра.

3.4 Выполнить поверку цифрового амперметра аналогично п.3.1.

4 Обработка результатов измерений

4.1 Используя экспериментальные данные п.3.1, произведите следующие расчеты:

4.1.1 Определите Uср= ;

4.1.2 Определите Uд = Uср Кд,

где Кд – коэффициент делителя напряжения;

4.1.3 Определите абсолютную погрешность Δ U = Ux – Uд;

4.1.4 По данным поверки цифрового вольтметра найти С(%) по выражению

,

где c и d – постоянные числа, выбранные из ряда (1; 1, 5; 2….8) ,

где n = 1, 0; -1; -2 и т.д.;

Uk – конечное значение предела измерения;

Uх – показания вольтметра.

При этом 2 ≤ с/d ≤ 20. Как правило, d – это величина в 10 раз большая шага дискретизации.

4.1.5 Сравнить максимальное значение С с паспортными данными цифрового вольтметра и сделать вывод о соответствии поверяемого вольтметра этим данным.

4.2 Используя экспериментальные данные п.3.2., произведите следующие расчеты:

4.2.1 Выполните расчеты аналогичные п.п. 4.1.1.-4.1.3.

4.2.2 Определите приведенную погрешность

,

где U – нормирующие значения вольтметра.

4.2.3 Установите класс точности аналогового вольтметра. Для этого среди всех значений γ ищется и сравнивается со следующим рядом чисел Рi:

,

которые соответствуют классу точности приборов электромеханической группы.

Принадлежность тому или иному классу точности определяется условием γ max< .

4.2.4 Сделать вывод о соответствии класса точности поверяемого прибора тому классу, который указан на приборе.

4.2.5 Построить для аналогового вольтметра кривую поправок

где .

4.3 Используя экспериментальные данные п.3.3., произведите следующие расчеты:

4.3.1 Определите Uср= ;

4.3.2 Определите Uд = Uср Кд,

где Кд – коэффициент делителя напряжения;

4.3.3 Определите Iд = Uср/R2;

4.3.4 Определите абсолютную погрешность Δ I = Ix – Iд;

4.3.5 Определите приведенную погрешность

,

где I₀ – нормирующее значение амперметра (предел измерений).

4.3.6 Установите класс точности амперметра.

4.3.7 Сделать вывод о соответствии класса точности поверяемого прибора тому классу, который указан на приборе.

4.3.8 Построить для аналогового амперметра кривую поправок

,

где .

4.4 Используя экспериментальные данные п.3.4., произведите следующие расчеты

4.4.1 Выполните расчеты аналогичные п.п. 4.3.1-4.3.4.

4.4.2 По данным поверки цифрового амперметра найти С(%) по выражению

4.4.3 Сравнить максимальное значение С с паспортными данными и сделать вывод о соответствии поверяемого амперметра этим данным.

5 Контрольные вопросы

5.1 В чем заключается поверка измерительного прибора?

5.2 Какой вид измерения используется при поверке амперметра? Как определить погрешность (систематическую или случайную) при таком измерении?

5.3 Как определить класс точности поверяемого аналогового вольтметра?

5.4 Как определяется относительная погрешность измерения цифрового вольтметра?

5.5 Каков принцип действия приборов магнитоэлектрической системы?

5.6 Каков принцип действия цифрового вольтметра с время-импульсным преобразователем?

6 Рекомендуемая аппаратура

6.1 Прибор универсальный измерительный Р4833.

6.2 Вольтметр универсальный цифровой В7-20.

6.3 Амперметр магнитоэлектрической системы.

6.4 Вольтметр многопредельный магнитоэлектрической системы

Литература

1 Методы и средства измерения электрических величин./Ред. Атамалян Э.Г.-М.: Высшая школа, 1982.-384 с.

2 Баранов Б.В., Посконный Г.И. Методические указания по работе с измерительными приборами.- Новоуральск: МИФИ-2, 1988.-44 с.

3 Федоров А.М., Цыган Н.Я., Мичурин В.И. Метрологическое обеспечение электронных средств измерений электрических величин. Справочная книга.-Л.: Энергоиздат, 1988.-248 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А