Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Российской Федерации
СЕВЕРО – ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра метрологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО МЕТОДАМ И СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ,
ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
Тема: « Разработка методики выполнения измерений переменного напряжения сложной формы на выходе резестивного делителя напряжения »
Выполнил: студент
Курс: IV
Факультет: Радиоэлектроники
Специальность: 1908
Шифр: ------15
Проверил преподаватель: Э.И. Медякова
Санкт – Петербург
2004
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ с. 3
1. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ МВИ с. 4
1.1 Формирование исходных данных с. 4
1.2 Выбор методов и средств измерений с. 4
2. РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТАЦИИ с. 11
ЛИТЕРАТУРА с. 15
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:
При разработке МВИ одним из основных исходных требований является требование к точности измерений.
1.1 Формирование исходных данных
напряжение переменного тока на выходе резистивного делителя напряжения, применяемого в лабораторном практикуме.
Напряжение, В, не более ..............3,0
Пределы допустимого относительного отклонения
показаний СИ от измеряемого значения
напряжения, %, не более ............ ± 1,5
Значение напряжения: средневыпрямленное
Форма сигнала: ОПИ (однополярные прямоугольные импульсы)
со скважностью 3
Частота сигнала, кГц, не более ………. 5,0
( R1=R2=R ), Ом, не более ............. 105
Поставленная измерительная задача может быть решена при использовании различных средств измерений (вольтметра и осциллографа).
Поставленные нормы точности показывают, что средневыпрямленное значение может быть измерено с помощью осциллографа прецизионного (цифрового), например С 1-112. Однако при расчете средневыпрямленного значения по показанию осциллографа соответствующего амплитудному значению будет допущена существенная ошибка. Поэтому предпочтитель-ней применить соответствующий вольтметр переменного тока. Как известно эти вольтметры строятся с применением различного вида детекторов, причем шкалы их градуируются по-разному. По этому показания любого подобного вольтметра должно быть проанализировано, в результате чего могут быть указаны пределы, в которых находится исследуемое значение напряжения сложной формы.
Для обеспечения правильности и точности показаний в данном случае должны быть учтены типовые метрологические характеристики используемого вольтметра.
Далее рассмотрим три характерных типа вольтметра:
Рис. 1 Схема измерительной установки
Построим временной график исследуемого сигнала.
Рис. 2 Временной график исследуемого сигнала.
Выведем соотношения для всех трех вариантов используемых вольтметров.
1. В случае применения вольтметра с детектором средневыпрямленного значения, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы справедливо следующее выражение:
(1)
(2)
где - коэффициент амплитуды, - коэффициент формы
===
(3)
Амплитудное значение всего напряжения определяется по формуле:
(4)
(5)
Из формулы (3) вычисляем
(6)
2. В случае применения вольтметра с амплитудным детектором, причем шкала вольтметра проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы справедливо следующее выражение:
(7)
отсюда:
(8)
следовательно:
(9)
3. Проанализируем показания вольтметра с детектором среднеквадратического значения. Подобные вольтметры всегда дают показания соответствующие среднеквадратическому значению напряжения любой формы:
(10)
Искомое средневыпрямленное значение всего сигнала определяется согласно выражению:
(11)
Анализируя три полученных выражения, выбираем вольтметр с детектором средневыпрямленного значения. Однако следует учесть, что это расчетное значение определенное по показанию пока ещё не учитывает характеристики точности и правильности показаний. Средневыпрямленное значение может быть представлено в виде пределов
которых оно может находиться с учетом основных метрологических характеристик используемого вольтметра.
Класс точности средства измерения (вольтметра) определяет величину максимального допустимого абсолютного отклонения показания вольтметра от измеряемого значения (±ε).
Абсолютная детерминированная поправка к показаниям вольтметра (), должна быть определена с учетом входного сопротивления вольтметра Rвх . С учетом выше- сказанного эти пределы могут быть представлены в виде выражения:
(12)
Далее выберем вольтметр, исходя из поставленных требований к характеристикам точности.
Поскольку δ 1,5% , то можно сделать вывод, типовые стрелочные вольтметры не подходят. Следовательно, необходимо использовать цифровой вольтметр.
Выбираем вольтметр В 7-40 с классом точности в режиме измерения переменного напряжения 0,6/0,1. Этот вольтметр имеет следующие пределы измерений выбираемые автоматически:
0,2 ; 2 ; 20 ; 200 ; 2000 В
Следовательно, при необходимости снятия показаний 3В;
%
что удовлетворяет поставленным требованиям.
Абсолютное отклонение показания от измеренного значения определяется по формуле:
В
Определим величину абсолютной поправки к показаниям вольтметра, для чего выведем формулу. Напряжение на выходе делителя при Rвх → ∞ определим по формуле:
(13)
При Rвх , экспериментально определяем значение этого напряжения:
(14)
Относительная поправка к показаниям вольтметра определяется по формуле:
(15)
Далее по этому аналитическому выражению построим график зависимости:
|
0,01 |
01 |
1 |
10 |
100 |
|
|
% |
0 |
5 |
34 |
74 |
98 |
Рис.3 График зависимости
У вольтметра В 7-40 , Rвх должно быть не менее 1 Мом. Предположим, что у данного экземпляра вольтметра Rвх составляет Rвх=1,2 Мом. Тогда отношение .
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 UCВ ( 4,05 + 0,13 ) + 0,03 (В)
4,15 UCВ 4,21 (В)
2. РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТАЦИИ
НАПРЯЕНИЯ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ НА ВЫХОДЕ
Настоящий документ устанавливает методику выполнения измерений переменного напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения методом вольтметра в рабочих условиях.
Реализация данной МВИ обеспечивает выполнение измерений переменного напряжения сложной формы с максимально допустимым отклонением показания от измеряемой величины, не более ± 1,5 %
При проведении измерений применяют СИ, технические характеристики которых приведены в таблице 1.
|
№ п/п |
Наименование измеряемой величины |
Наименование СИ |
Тип |
Метрологические характеристики |
|
|
Цена деления |
Класс точности |
||||
|
1. |
Переменное напряжение сложной формы |
Вольтметр |
В 7-40 |
Единица младшего кода |
0,6/01 |
Измерение переменного напряжения сложной формы выполняют методом непосредственной оценки, реализованным с помощью вольтметра В 7-40 . Значение переменного напряжения сложной формы является результатом прямых измерений с помощью вольтметра.
- При выполнении измерений переменного напряжения сложной формы необходимо соблюдать «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утверждённые Госэнергонадзором.
- По требованиям безопасности вольтметр В 7-40 относится к классу защиты Ι .
- К работе с вольтметром допускаются лица изучившие работу вольтметра и его составных частей и прошедшие проверку знаний по технике безопасности при работе с электроустановками напряжением до 1000 В (с делителем – свыше 1000 В).
- Перед включением вольтметр необходимо заземлить, для чего зажим защитного заземления « » на задней панели вольтметра подсоединить к контуру защитного заземления.
- Подключение к вольтметру и отключение измерительных кабелей производится только при обесточенных электрических цепях.
- Лица, допущенные к работе должны проходить ежегодную проверку знаний по технике безопасности.
6. Требования к квалификации операторов.
К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие среднетехническое, неполное высшее образование, прошедшие инструктаж в соответствии со стандартом предприятия, изучившие техническую документацию на применяемые СИ.
При проведении измерений и при подготовке к ним необходимо соблюдать условия, приведённые в таблице 2.
Таблица 2
|
№ п/п |
Измеряемая величина |
Наименование влияющих величин |
|
|
1 |
Напряжение |
Номинальное напряжение сети |
Предельное отклонение |
|
220 В |
±10% |
||
|
Частота напряжения питания |
Предельное отклонение |
||
|
50 Гц |
±0,5 Гц |
||
|
Температура окружающей среды |
Предельное отклонение |
||
|
200С |
±100С |
||
|
Влажность |
Предельное отклонение |
||
|
65% |
±15% |
||
|
Рабочая область частот |
|||
|
20Гц÷100КГц |
Для проведения измерений переменного напряжения необходимо выполнить следующие операции:
Обработка результатов измерений переменного напряжения сложной формы производится согласно методике проведения однократного измерения:
, В
где - скважность.
, В ,
где - относительное отклонение показаний от измеряемого значения напряжения .
4. Определение абсолютной детерминированной поправки к показаниям вольтметра (), должна быть определена с учетом входного сопротивления вольтметра Rвх .
, В
где - относительная поправка к показаниям вольтметра
, %
, В
11. Оформление результатов измерений.
Результаты измерений оформляются протоколом.
ПРОТОКОЛ № _______
от «___ » ________200__г.
измерений переменного напряжения сложной формы
на выходе резистивного делителя напряжения
Применяемые СИ: вольтметр В 7-40 инв. № ____________
Условия проведения
измерений: t окр. ср. ___________оС
влажность ____________%
|
Результат проведения измерения |
|
|
Показания вольтметра |
|
|
Средневыпрямленное значение показания вольтметра |
|
|
Абсолютное отклонение результата однократного измерения от значения измеряемой величины. |
|
|
Абсолютная детерминированная поправка к показаниям вольтметра () . |
|
|
Пределы, в которых находится значение измеряемой величины |
Измерения произвел:___________________________
ФИО должность
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ