Разработка методики выполнения измерений активного сопротивления электрическому току

Разработка методики выполнения измерений активного сопротивления электрическому току

КУРСОВАЯ РАБОТА

по методам и средствам измерений, испытаний и контроля

Тема

Разработка методики выполнения измерений активного сопротивления электрическому току

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ МВИ

.1 Формирование исходных данных

.2 Выбор методов и средств измерений

. РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

          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.

          РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ МВИ

1.1 Формирование исходных данных

          Измеряемая величина:

Сопротивление электрического тока

          Характеристики измеряемых величин:

Активное сопротивление, кОм, не более..............0,1

Относительная погрешность результата

измерения сопротивления, %, не более...............1,0

Допустимая мощность  рассеивания

на сопротивлении, Вт, не более ………...0,3

          Условия измерений:

·   диапазон температуры окружающего воздуха, К, 288-298

·   относительная влажность воздуха, % .............50 - 80

          1.2 Выбор методов и средств измерений

Электрическое сопротивление в цепях постоянного тока может быть определено как косвенным методом - при помощи вольтметра и амперметра, так и прямым - при помощи омметра. Рассмотрим 1-ый способ решения измерительной задачи. На рис.1 (а и б) показаны два возможных варианта включения измерительных приборов. В первом варианте из показания амперметра нужно вычесть ток, протекающий через вольтметр. При большом значении сопротивления R_х, соизмеримом с внутренним сопротивлением вольтметра R_вх или даже превышающим его, эта поправка значительна.

Во втором варианте из показания вольтметра нужно вычесть падение напряжения на амперметре. Эта поправка значительна при небольших значениях R_х, меньших внутреннего сопротивления амперметра R_а или соизмеримых с ним. В практике схемы, показанные на рис.1 (а и б), применяют соответственно при небольших и больших значениях R_х, когда указанными поправками можно пренебречь.

Из рассмотренных примеров видно, что поправки могут быть мультипликативными (так называемые поправочные множители), аддитивными, постоянными, закономерно измеряющимися с течением времени, существенными и несущественными (которыми можно пренебречь). Они могут определяться теоретически и экспериментально, представлять собой отдельные числа и функции (задаваемые таблично, графически или с помощью аналитических выражений).

Для примера 2 справедливы соотношения, приведенные ниже.

Значение сопротивления R_х :

для схемы рис.1а:  (1)

для схемы рис. 1б:  (при R_вх) (2)

Экспериментально определяемое значение сопротивления находится расчетным путем согласно закона Ома:

 (3)

Таким образом, абсолютные поправки к показанию, определенному согласно (3), для схем (а и б) соответственно составляют:

₁ , (4)

₂ = -R_а . (5)

Поправки алгебраически (с учетом знака) суммируются со значением сопротивления, рассчитанным по выражению (3). Относительная поправка для схемы 1а зависит от соотношения R _вх / R_х :

₁ = ₁ / R_х = 1 / [ 1+ (R_вх / R_х)] (6)

Относительная поправка для схемы 1б зависит от соотношения R_х / R_а:

₂ = - ₂/ R_х = -1/ (R_х / R_а ) (7)

Максимально допустимое абсолютное отклонение показания, определяемого по формуле (3), от измеряемого сопротивления находится по формуле:

 = _R R_хэ ,  (8)

где максимально допустимое относительное отклонение показания от измеряемого сопротивления определяется по формуле:

_R = , (9)

где _I и _U - максимально допустимые относительные отклонения показаний используемых средств измерений от измеряемого тока и напряжения, определяемые с учетом классов точности средств измерений, показаний и выбранных пределов измерений. С учетом внесённой поправки ₁₍₂₎ , классов точности средств измерений и полученных показаний можно определить пределы, в которых находится значение измеряемого сопротивления R по формуле:

[R_хэ + ₁₍₂₎] -   R  [R_хэ + ₁₍₂₎ ] + (10)

В данном случае задана 0,3 Вт. Вычисляем I и U. Зная предельный ток и предельное напряжение, можно высчитать рабочие ток и напряжение в цепи, которые примерно в 5 раз меньше допустимых значений.

I==54,8 мА I 0.2 *I I10.95 мА==5,48 В U0.2* U U1 В

Норма точности % _R =

=0.5*0.015А/0,01А=0,75% = 0.5*1В/1В=0,5% _R=0,8%

По справочнику выбрала электромеханические приборы класса точности 0,5 и с пределами измерений : I=15мA и U=1,5В -это 2 мультиметра М2038.

Например: показания в режиме измерения силы тока I= 11 мА, показания в режиме измерения напряжения U= 1,0 В, внутреннее сопрпотивление вольтметра R=3 кОм.

Отсюда: 1) Расчитываю сопротивление по показаниям двух приборов:

R=90,9 Ом=0,09 кОм

)         расчитываю абсолютную поправку =(1/

R

R

Для схемы 1 б):

Рассмотрим 2-ой способ.

Для измерения сопротивления электрического тока порядка 100 Ом, на основании справочных данных, возьмем цифровой мультиметр В7-40. Этот прибор позволяет измерять ещё ряд физических величин. В режиме измерения сопротивления он имеет класс точности 0,15/0,05. Определим относительную погрешность показаний порядка 100 Ом на пределе 200 Ом.

 %,

что удовлетворяет нормам точности (%).

В целях минимизации количества СИ, экономии электроэнергии, достижения более точного результата измерения, т.к. с помощью амперметра и вольтметра, невозможно достичь столь точного результата, отдаем предпочтение методу прямых измерений (с помощью цифрового омметра).

У вольтметра В 7-40 , R_вх должно быть не менее 1 Мом. Предположим, что у данного экземпляра вольтметра R_вх составляет R_вх=1,2 Мом. Тогда отношение .

Рис.3 График зависимости

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  U_CВ  ( 4,05 + 0,13 ) + 0,03 (В)

,15  U_CВ  4,21 (В)

2. РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТАЦИИ

          измерение напряжение сопротивление

          Методика выполнения измерений

НАПРЯЖЕНИЯ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ НА ВЫХОДЕ РЕЗИСТИВНОГО ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

          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.