Міністерство освіти і науки України
Національний Університет “Львівська політехніка”
Кафедра ІВТ
Звіт до лабораторної роботи № 1
з курсу “Метрологія та вимірювання електричних, магнітних і неелектричних величин”
на тему “Вимірювання напруги та сили постійного струму аналоговими та цифровими приладами”
Варіант № 1
Мета роботи: набути практичних навиків вимірювань напруги та сили постійного струму аналоговими та цифровими приладами.
Задача: для еквівалентної схеми споживача з параметрами Re1, Re2, яка живиться від регульованого джерела живлення (РДЖ) напругою U, розрахуйте орієнтовні значення напруги Ux та струму Ix, які потрібно виміряти.
Відповідно до орієнтовних значень Ix та Ux виберіть границі вимірювань Ік та Uк наявних на робочому місці аналогових амперметра і вольтметра. Аналогічно виберіть контрольний вольтметр Vк, за показом якого встановлюється напруга живлення U.
Відповідно до орієнтовного значення Ux виберіть границю вимірювання Uk1u наявного цифрового вольтметра.
Відповідно до орієнтовного значення Іх виберіть опір резистора RN та границю вимірювання Uk2u цього ж цифрового вольтметра для непрямого вимірювання струму Іх за спадом напруги на резисторі RN. Методична похибка δм вимірювання струму за рахунок ввімкнення опору RN послідовно в коло не повинна перевищувати заданого значення δм.доп.
Розв’язок задачі:
U = 12 B
Re1 = 0.1 кОм
Re2 = 0.15 кОм
δм.доп. = 0.1 %
Ix – орієнтовне значення струму
Ix = U / (Re1 + Re2 ) = 12 B / (0.1*103 + 0.15*103) Ом = 12 B / 0.25*103 Ом = 48*10-3 A = 48мА
Ux – орієнтовне значення напруги на резисторі Re2
Ux = Ix* Re2 = (48*10-3) A*(0.15*103)Ом = 7.2 B
Ік та Uк – границі вимірювань значень амперметра та вольтметра відповідно
Ік = 75 мА, Uк = 7.5 B
Uk1u – границя вимірювання цифрового вольтметра
Uk1u = 10 В
RN – номінальний опір резистора
δм = (RN / (RN + Re1 + Re2))*100%
RN < (δм.доп.*( Re1 + Re2)/100%) / (1 + δм.доп. /100%) = 0.25 Ом
Вибираємо RN = 0.1 Ом
Перевіряємо на допустиму потужність
PN = Ix2*RN = (48*10-3)2*0.1 = 4.8*10-6(Вт)
4.8*10-6 < 0.1 Вт, тобто RN вибрали правильно.
Uk2u – границя вимірювання цифрового вольтметра. Вона вибирається за очікуваним значенням URN
URN = Ix*RN = 48*10-3*0.1 = 4.8 B
Uk2u = 10 B
Схема експерименту:
ЦВ
РДЖ URN
Ix Re1
+ A
RN ЦВ
U Vk Re2 Ux V
-
Схема вимірювання струму та напруги
Таблиці результатів:
Вимірювання струму аналоговим амперметром
№ п/п
Орієнтовне значення струму
Іх, мА
Відлік амперметра
NA
Стала шкали
СА, мА
Показ амперметра
ІА, мА
Гран. відн. похибка
δА, %
Гран.абс.похибка
∆А, мА
Результат вимірювання, мА
Методична похибка,
δм, %
1.
48
140
75/150
70
±0.21
±0.15
70±0.15
0.12
2.
24
70
35
±0.43
35±0.15
ІА = NA* СА
І1 = 140*(75/150) = 140*0.5 = 70 (мА)
І2 = 70*0.5 = 35 (мА)
γ = 0,2 %
δА = ±γ* (Ік/ІА)
δА1 = ±0.2*(75/70) = ±0,21 %
δА2 = ±0.2*(75/35) = ±0.43 %
∆А = ±(γ*Ік)/100% = ±(0,2*75)/100% = ± 0.15(мА)
δм = (RA/(R1 + R2 + RA))*100% = (0.29/(100+150+0.29))*100%=0.12 %
Вимірювання напруги аналоговим вольтметром
№ п/п
Орієнтовне значення напруги
Ux, В
Відлік вольтметра
NV
Стала шкали
СА, В
Показ вольтметра
UV, В
Гран. відн. похибка
δV, %
Гран. абс. похибка
∆V, В
Результат вимірювання, В
Методична похибка%
1.
7.2
70
15/150
7
±0.214
±0.015
7±0.015
0.4
2.
3.6
35
3.5
±0.4
3.5±0.015
UV = NV* СV
U1 = 70* (15/150) = 70*0.1 = 7 (B)
U2 = 35*0.1 = 3.5 (B)
γ = 0,2 %
δV = ±γ* (Uk/UV)
δV1 = ±0.2*(7.5/7) = ±0.214 %
δV2 = ±0.2(7.5/3.5) = ±0.4 %
∆V = ±(γ*Uk)/100% = ±(0.2*7.5)/100% = ±0.015 (B)
δм = ((R2/RV)/(1+R2R1+R2/RV))*100% = 0.4%
Вимірювання напруги цифровим вольтметром
№ п/п
Орієнтовне значення напруги,
Ux, В
Показ цифр. вольтметра,
UV, В
...
