Метрологічні характеристики приладів - робота 1

верхня межа вимірювання I max = 5 A. клас точності K T = 1. шкала рівномірна. Показання амперметра при вимірюванні одно I вим = 3 А.

Рішення 3. Межа D I max абсолютної похибки результату вимірювання визначається межею абсолютної похибки приладу, який знаходиться по класу точності приладу

D I max = ± К Т × I max = ± 1 × 5 = ± 0,05 A.

Межа відносної похибки результату вимірювання

δ max = ± D I max × 100 = ± 0,05 × 100 = ± 1,7%.

Примітка. Як випливає з прикладу, межа відносної похибки результату вимірювання буде зростати зі зменшенням рівня вимірюваної величини. Отже, відносна похибка отриманих результатів вимірювання буде близька до найменшого свого можливого значення, рівному цифрі класу точності приладу, тільки в разі, якщо вимірювана величина близька до верхньої межі вимірювання приладу.

2.7. Вибір приладів для змін

Основними метрологічними характеристиками приладу,

визначальними похибка результату вимірювання, є верхня межа вимірювання і клас точності.

Верхня межа вимірювання впливає, як видно з прикладу 3, на відносну похибку одержуваного результату вимірювання. Ця похибка зростає зі зменшенням рівня вимірюваної величини. Отже, прилади необхідно підбирати таким чином, щоб їх верхня межа вимірювання був якомога ближче до рівня вимірюваної величини. В цьому випадку відносна похибка одержуваного

результату вимірювання буде близька до найменшого своїм значенням, рівному цифрі класу точності приладу.

Клас точності визначає допустиму межу похибки приладу. Ця межа повинен бути обраний таким чином, чтови на його тлі «не загубилися» можливі зміни вимірюваної величини. Такі, наприклад, як технологічний розкид параметрів технічних виробів, тобто неповторність параметрів окремих виробів одного виду.

Зазначеного виду відхилення від заданого значення вимірюваної величини і похибка окремого приладу носять випадковий характер і між собою не корельовані (не пов'язані). Тому відхилення X І одержуваного результату вимірювання від очікуваного рівня вимірюваної величини (наприклад, від заданого параметра конкретного виробу) буде визначатися відповідно до теорії випадкових величин, геометричним підсумовуванням величини відхилення X У вимірюваної величини і похибки X П використовуваного приладу

Мал. 2. Залежність похибки результату вимірювання від похибки приладу

Приклад 4. Вибрати вольтметр, що забезпечує задовільну точність результату вимірювання вихідної напруги U вих = 20 В блоку живлення, яке через технологічного розкиду параметрів складових елементів блоку може змінюватися на ± 1% від вказаного значення.

Рішення 4. Вибір вольтметра полягає у визначенні його верхньої межі вимірювання і його класу точності.

Верхня межа вимірювання вольтметра вибирається, як було зазначено в розд. 2.7, найбільш близьким до рівня вимірюваної величини.

У стандартних електромеханічних вольтметрів найбільш близьким

до рівня вимірюваної напруги U вих = 20 В є верхня межа

вимірювання U V. max = 30 В.

У розглянутому прикладі технологічний розкид D U вих. т

вихідної напруги блоку харчування становить ± 1% від середнього значення 20 В

D U вих. т = ± 0,01 × 20 = ± 0,2 В.

Відповідно до зазначеного в розділі 2.7 правилом, межа D U V. max

абсолютної похибки вольтметра повинен задовольняти умові

D U V. max = (0,3 ¸ 0,5) × D U вих. т = ± (0,06 ¸ 0,1) В.

Серед стандартних електромеханічних вольтметрів вказаною умові задовольняє прилад з класом точності 0,2.

Висновок: для вимірювання вихідної напруги блоку харчування вибираємо вольтметр з верхньою межею вимірювання D U V .max = 30 В і класом точності До Т = 0,2.

2.8. Амплітудно-частотна характеристика приладу

Амплітудно-частотна характеристика (рис. 3) - це залежність показань α приладу від частоти f вх його вхідного сигналу.

Амплітудно-частотна характеристика визначає робочий діапазон частот приладу, тобто діапазон, в якому свідчення приладу не залежать від частоти вхідного сигналу (амплітуда вхідного сигналу при цьому повинна бути постійною).

Зменшення вихідного сигналу приладу в зоні високих частот обумовлено інерційністю вимірювального механізму приладу.

Мал. 3. Амплітудно-частотна характеристика приладу

2.9. перехідна характеристика

Перехідна характеристика (рис. 4) - це залежність показань α приладу від часу t. починаючи з моменту подачі на прилад вхідного сигналу.

2.10. Динамічна похибка приладу

Динамічна похибка (α дин) - це різниця між показаннями приладу при вимірюванні їм сигналів з частотою, що лежить в робочому діапазоні (див. Рис. 3), і поза ним, або при відліку показань приладу до і після моменту досягнення його покажчиком сталого значення

Динамічна похибка приладу є величиною змінною, і її значення може бути зазначено лише для певних частот вимірюваного сигналу або для певних моментів часу після подачі на прилад вимірюваного сигналу.

3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА РОБОТИ

Робота складається з двох частин і об'єктами дослідження є електромеханічні прилади типу М2038 і АВО-5М1.

У першій частині роботи необхідно визначити статичні характеристики заданого викладачем вимірювального приладу за даними, які вказані на його шкалі і перемикачах видів і меж вимірювань.

У другій частині роботи необхідно дослідним шляхом визначити динамічні характеристики досліджуваного вимірювального приладу.

3.2. Визначення статичних характеристик приладу

1. Визначити види X вим вимірюваних приладом величин.

2. Визначити шкали на відліковому пристрої приладу, що відповідають кожній вимірюваній величині і їх вигляд (рівномірний чи нерівномірний).

3. Визначити для кожної шкали діапазон показань α П,

позначений початковими і кінцевої відмітками, і робочу ділянку α Р,

відповідний діапазону вимірювань приладу на кожній шкалі. Для шкали опорів (для приладу АВО-5М1) додатково визначити величину L P робочої ділянки в міліметрах.

4. Визначити верхні межі вимірювання X max приладу для кожного виду вимірюваної їм величини.

5. Визначити призначення вхідних затискачів приладу і їх відповідність видам вимірюваних величин.

6. Визначити клас точності До Т приладу для кожного виду

вимірюваної їм величини.

7. Скласти зведену таблицю (див. Табл. 2 і 3) вихідних даних досліджуваного приладу.

8. Визначити чутливість S і ціну поділки C рівномірної шкали приладу для заданої викладачем вимірюваної величини. Для нерівномірного шкали зазначені характеристики визначаються також на одному межі зміни, але в трьох точках: на початку, середині і наприкінці її робочої ділянки.

9. Визначити вхідний опір R вх і максимальне значення

P max споживаної приладом потужності на заданих межах вимірювання. 10. Визначити за класом точності приладу межа X max абсолютної

похибки приладу (в одиницях вимірюваної величини) на заданих межах вимірювання.

11. Скласти зведену таблицю (див. Табл. 4) статичних характеристик досліджуваних приладів.

12. Зробити висновок, вказавши, для вимірювання яких величин призначені досліджувані прилади, найменше та найбільше значення верхніх меж вимірювання приладу для кожної величини, класи точності приладів при вимірюванні кожної величини. Дати порівняльну характеристику приладів.

3.3. Визначення динамічних характеристик приладу

3.3.1. Визначення амплітудно-частотної характеристики приладу АВО-5М1

1. Встановити перемикачі приладу в положення, відповідне виміру змінної напруги значенням 5 ÷ 10 В.

2. Підключити вимірювальний прилад до генератора синусоїдальної напруги, ознайомитися з правилами установки частоти і рівня вихідної напруги генератора, встановити ручку регулятора напруги в нульове положення, а регулятор частоти - в положення 50 Гц.

3. Включити генератор синусоїдальної напруги і встановити вихідну напругу генератора на рівні, при якому стрілка вимірювального приладу встановиться на якомусь оцифрованному розподілі в правій частині його шкали.

4. Змінювати частоту вихідної напруги генератора від 50 Гц до значення f к. При якому показання досліджуваного вимірювального приладу

почнуть зменшуватися. При проведенні досвіду вихідна напруга генератора підтримувати за допомогою ручки регулятора напруги на спочатку заданому рівні. Відлік цієї напруги проводити по вихідній вольтметру генератора. Зняти 10 ÷ 12 показань α досліджуваного приладу в діапазоні частот від 50 Гц до значення f x = 2 × f к. Дані

вимірювань занести в табл. 5 і побудувати графік α = Y (f) амплітудно

частотної характеристики приладу.

5. Зробити висновок, вказавши при цьому робочий діапазон частот приладу.

Визначення амплітудно-частотної характеристики і динамічної похибки приладу АВО-5М1