Материал: Определение и расчет метрологических характеристик измерительных устройств и моделирования средства измерения

·        Чувствительность.

·        Потребляемый ток.

·        Потребляемая мощность.

·        Диапазон измерений.

·        Частотный диапазон.

·        Равномерность шкалы.

·        Год выпуска.

·        Рабочее положение.

·        Род тока.

.2 Метрологические характеристики вольтметров Э422 и М4203

Прибор Э422:

.        Э - Прибор электромагнитной системы.

.        422 - номер разработки.

.        1970 - год выпуска.

4.      - 2 кВ испытуемое напряжение.

.        4,0 - класс точности.

.        - прибор универсальный

Прибор М4203:

.        М - прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

.        4203 - номер разработки.

3.      ﬩ - ïðèáîð èñïîëüçóåòñÿ ïðè âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè øêàëû.

4.                                      1,0 - класс точности.

5.      - - прибор постоянного тока.

6.      - 2 кВ испытуемое напряжение.

Метрологические характеристики:

а) Номинальное значение напряжения отслеживается по максимальным отметкам на шкалах приборов: для вольтметра Э422 Uн = 20 В, для вольтметра М4203 Uн = 20 В.

б) Приведенная погрешность нормируется классом точности, который: для вольтметра Э422 Yпр = 4,0 %, вольтметра М4203 Yпр = 1,0 %.

в) Внутреннее сопротивление находим на лицевой панели приборов: для вольтметра Э422 Rв=0,2 кОм, для вольтметра М4203Rв=2 кОм.

г) Цена деления находиться по формуле , где - количество делений между соседними отметками шкалы. Для вольтметра Э422 с1=20-15/5=1 В/дел.; для вольтметра М4203 с2=20-15/10= 0,5 В/дел.

д) Чувствительность определяется по формуле . Для вольтметра Э422 s1=1/c1=1/1=1 дел/В.; для вольтметра М4203 s2=1/c2=1/0,5=2 дел/В.

е) Мощность, потребляемая вольтметром, рассчитывается по формуле:

Рв = Uн2 / Rв . Для вольтметра Э422 Pв1 = 202/2*102 = 2 мВт.; для вольтметра М4203 Pв2=0,2 мВт.

ж) Падение силы тока на вольтметре, находиться по равенству Iв1 = Uн / Rв. Для вольтметра Э422 I1=20/2*102 = 0,1 B; для вольтметра М4203 I2= 20/2*103=0,01 B

з) Диапазон измерения напряжения. Минимальное значение напряжения определяется по первой минимальной оцифрованной отметке, не считая нуля. Максимальное значение напряжения определяется по последней оцифрованной отметке. Для вольтметра Э422 Du=5 - 20 В; для вольтметра М4203 Du=5-20 В.

и) Частотный диапазон средства измерения рассчитывается по формуле . Вольтметр М4203 служит для измерения только постоянного напряжения, поэтому у него нет частотного диапазона. Для вольтметра Э422 =0 - 400 Гц.

Полученные результаты заносим в таблицу:

.3 Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ìåòðîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïðèáîðîâ

Ïðèáîð Ý422 ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèáîðîì Ì4203 èìååò ñëåäóþùèå ïðåèìóùåñòâà:

·        Ïðèáîð óíèâåðñàëüíûé.

·        Ðàáîòàåò â ëþáîì ïîëîæåíèè.

·        ×àñòîòíûé äèàïàçîí.

Ïðèáîð Ý422 ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèáîðîì Ì4203 èìååò ñëåäóþùèå íåäîñòàòêè:

·        Íåðàâíîìåðíîñòü øêàëû.

·        Áîëüøàÿ Yïð (êëàññ òî÷íîñòè).

·        Áîëåå ñòàðûé ãîä âûïóñêà.

·        Ìàëåíüêîå âíóòðåííå ñîïðîòèâëåíèå.

·        Áîëüøàÿ ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü.

·        Ìåíüøå ÷óâñòâèòåëüíîñòü ïðèáîðà.

.4 Îïðåäåëåíèå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà èçìåðåííîãî ñðåäñòâàìè èçìåðåíèé

Ðàñ÷åò ïîãðåøíîñòåé èçìåðåíèÿ Yä ïðèáîðîâ äëÿ íàïðÿæåíèÿ ïî ïîëîæåíèþ ñòðåëêîê íà øêàëàõ.

Ïî ïîêàçàíèÿì âîëüòìåòðîâ ìû îïðåäåëèëè, ÷òî äëÿ âîëüòìåòðà Ý422 U = 9 Â;

äëÿ âîëüòìåòðà Ì4203 U = 6.5 Â. Ðàñ÷åò ïðîèçâîäèòñÿ ïî ôîðìóëå Yä = Yïð * Uí / U; äëÿ âîëüòìåòðà Ý422 ; Yä = 4 * 20 / 9 = 8,8 % ; äëÿ âîëüòìåòðà Ì4203

Yä = 1 * 20 / 6,5 = 3,1 %

III. Ìóëüòèìåòð Ö4360

.1 Ìóëüòèìåòð Ö4360

Àíàëîãîâûé êîìáèíèðîâàííûé ïðèáîð, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ èçìåðåíèÿ ñèëû è íàïðÿæåíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà, äåéñòâóþùåãî çíà÷åíèÿ ñèëû è íàïðÿæåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû ñ êîýôôèöèåíòîì èñêàæåíèÿ ñèíóñîèäàëüíîñòè äî 20 % , ñîïðîòèâëåíèÿ ïîñòîÿííîìó òîêó.

Ìóëüòèìåòð Ö4360 ðàññ÷èòàí íà èñïîëüçîâàíèÿ â ïîìåùåíèÿõ ñî ñëåäóþùèìè óñëîâèÿìè:

òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåãî âîçäóõà - îò -10ᵒÑ äî +40ᵒÑ;

îòíîñèòåëüíàÿ âëàæíîñòü âîçäóõà - äî 90% (ïðè òåìïåðàòóðå +30ᵒÑ).

ðèñ. Ìóëüòèìåòð Ö4360

3.2 Çàäàíèÿ

.                                        Îïðåäåëèòü öåíû äåëåíèÿ ïðè èçìåðåíèè ñèëû òîêà è íàïðÿæåíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà â ïðåäåëàõ - 100 ìÀ äëÿ òîêà , 10  äëÿ íàïðÿæåíèÿ.

Îïðåäåëÿåì ïî âòîðîé øêàëå, òàê êàê ïî óñëîâèþ çàäà÷è íàïðÿæåíèå è òîê ïîñòîÿííûå. Ñíà÷àëà âû÷èñëèì äëÿ òîêà : Ñ1 = 100 ìÀ / 50 = 2 ìÀ èëè 2 * 10-3 À.

Äëÿ íàïðÿæåíèÿ : Ñ2 = 10 Â / 50 = 0,25 Â.

.        Îïðåäåëèòü ïðèâåäåííóþ îòíîñèòåëüíóþ ïîãðåøíîñòü è ÷óâñòâèòåëüíîñòü s ïðèáîðà. ( ïåðåìåííûé òîê, ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå).

.1 Íà ëèöåâîé ïàíåëè ïðèáîðà óêàçàíà ïîãðåøíîñòü ïåðåìåííûõ âåëè÷èí óêàçàííûõ â ïðîöåíòàõ. Ýòî è åñòü íàøà ïîãðåøíîñòü. Ïîýòîìó Yïð = 4,0 % ( äëÿ ïåðåìåííîãî òîêà).

.2 Òåïåðü îïðåäåëèì ÷óâñòâèòåëüíîñòü ïðèáîðà ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ.

Ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèÿ - íèæíÿÿ øêàëà.

Ïåðâûì äåëîì îïðåäåëèì êîýôôèöèåíò øêàëû (Êø), äëÿ ýòîãî áåðåì ìèíèìàëüíûé ïðåäåë èçìåðåíèÿ è äåëèì êîëè÷åñòâî ìàêñèìàëüíîå ÷èñëî, óêàçàííîå íà øêàëå.

Ïîäñòàâèâ â ôîðìóëó, ïîëó÷èì : Êø = 0,5 / 50 = 0,01. Òåïåðü âû÷èñëèì öåíó äåëåíèÿ øêàëû Ñ = 30-20 / 5 * 0,01 = 0,02 Â/äåë.

×óâñòâèòåëüíîñòü ïðèáîðà ìû íàéäåì ïî ôîðìóëå S = 1 / C. Ïîäñòàâèì èçâåñòíûå çíà÷åíèÿ : S = 1 / 0.02 = 50 äåë/Â, ÷òî è òðåáîâàëîñü íàéòè äëÿ äàííîãî çàäàíèÿ.

.        Îïðåäåëèòü çíà÷åíèÿ âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ìóëüòèìåòðà ïðè èçìåðåíèè ñèëû ïîñòîÿííîãî òîêà è íàïðÿæåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà â ïðåäåëàõ ( 0,5 ìÀ ïîñòîÿííûé òîê è 250  ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå).

.1 Ôîðìóëà äëÿ âû÷èñëåíèÿ âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè èçìåðåíèè òîêà: RÀ = U / Ií, ãäå Ií - íîìèíàëüíîå çíà÷åíèå, êîòîðîå íàì èçâåñòíî ( 0,5 ìÀ ), à U ïðåäñòîèò íàéòè.

Íàïðÿæåíèå íàõîäèòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì. Äëÿ ýòîãî âîñïîëüçóåìñÿ òàáëè÷êîé íèæå.

Òàê êàê òîê ïîñòîÿííûé è ïîïàäàåò â äèàïàçîí óêàçàííûé â òàáëèöå, òî íàïðÿæåíèå U = 0,6 Â. Òåïåðü ïîäñòàâèì èçâåñòíûå íàì âåëè÷èíû â ôîðìóëó:

RÀ = 0,6 / 0,5 * 10-3 = 1200 Îì.

.2 Ôîðìóëà äëÿ âû÷èñëåíèÿ âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè èçìåðåíèè íàïðÿæåíèÿ

Râ = Uí / I .

Àíàëîãè÷íî ïðåäûäóùåìó çàäàíèþ, íàõîäèì òîê ïî òàáëèöå:

Íàïðÿæåíèå ïåðåìåííîå 250 Â, ñîîòâåòñòâóþùåå çíà÷åíèå äàííîìó íàïðÿæåíèþ òîê ñèëîé ðàâíîé I = 0.5 ìÀ. Ïîäñòàâëÿåì ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ â ôîðìóëó :

Râ = 250 / 0,5 * 10-3 = 500 êÎì.

4.      Óêàçàòü èçìåðÿåìûå ïðèáîðîì ïàðàìåòðû è ÷àñòîòíûé äèàïàçîí ïðèáîðà.

.1 Óêàçàòü èçìåðÿåìûå ïðèáîðîì ïàðàìåòðû.

* - îáùàÿ êëåììà, èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ëþáîãî ïàðàìåòðà;

êΏ - èçìåðÿåò ñîïðîòèâëåíèå â êèëîÎìàõ ïðè ïîñòîÿííîì òîêå;

ìΏ - èçìåðÿåò ñîïðîòèâëåíèå â ìåãàÎìàõ ïðè ïîñòîÿííîì òîêå;

V - íàïðÿæåíèå â âîëüòàõ;

I - òîê â àìïåðàõ;

.2      Óêàçàòü ÷àñòîòíûé äèàïàçîí.

Îáðàòèìñÿ ê òàáëè÷êå :

Ñìîòðèì ìèíèìàëüíûé ÷àñòîòíûé äèàïàçîí è ìàêñèìàëüíûé : 45 - 5000 Ãö.

5.      Îïðåäåëèòü äèàïàçîí èçìåðåíèÿ ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ.

Íàïðÿæåíèå ïåðåìåííîå, ñëåäîâàòåëüíî ðàáîòàåì ñ âåðõíåé øêàëîé.

Ñòàâèì ìèíèìàëüíûé äèàïàçîí èçìåðåíèÿ. Äëÿ ïåðåìåííîãî òîêà ýòî 2,5 Â.

Äàëåå ñîñòàâëÿåì ïðîïîðöèþ , ãäå 50 - ìàêñèìàëüíî çíà÷åíèå øêàëû, 2,5 - ìèíèìàëüíûé äèàïàçîí, 10 - ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå øêàëû ( íå ñòè÷àÿ 0 ) ,

Õ - ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ, êîòîðîå ìóëüòèìåòð ìîæåò èçìåðèòü.

Íàøà ïðîïîðöèÿ ïðèîáðåòàåò âèä : 50 / 10 = 2,5 / Õ, óïðîñòèì è ïîñ÷èòàåì Õ = 10 * 2,5 / 50 = 0,2. Òî åñòü ýòî ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ, èçìåðÿåìîå ìóëüòèìåòðîì. Ìàêñèìàëüíûé äèàïàçîí 1000 Â, ò.ê. ýòî ñàìûé ìàêñèìàëüíûé ïðåäåë èçìåðåíèÿ êàê ïîñòîÿííîãî, òàê è ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ.  îáùåì âèäå äèàïàçîí èçìåðåíèÿ ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ 0,2  - 1000 Â.

Âûâîäû

 ýòîé êóðñîâîé ðàáîòå ìû âûïîëíèëè âñå ïîñòàâëåííûå çàäà÷è.

Îïðåäåëèëè ïîãðåøíîñòè ñðåäñòâà èçìåðåíèé è ðåàëèçîâàëè ïðèáîð â ïðîãðàììíîé ñðåäå National Instruments, Labview. Ïîçíàêîìèëèñü ñî ñïîñîáàìè ðàñ÷åòà è îñíîâíûìè ñâîéñòâàìè ïîãðåøíîñòåé èçìåðåíèÿ. Óçíàëè òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âîëüòìåòðîâ Ý422 è Ì4203. Óçíàëè îñíîâíûå ìåòðîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðîâ. Ïðîâåëè ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç äàííûõ ïðèáîðîâ íà îñíîâå èìåþùåéñÿ èíôîðìàöèè.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru