Maximálna absolútna chyba voltmetra. Stanovenie absolútnej a relatívnej chyby merania pomocou elektrických meracích prístrojov

AGENTÚRA FEDERÁLNEHO VZDELÁVANIA

ŠTÁTNA VZDELÁVACIA INŠTITÚCIA

VYSOKÉ PROFESIONÁLNE VZDELÁVANIE

"IZHEVSKÁ ŠTÁTNA TECHNICKÁ UNIVERZITA"

INŠTITÚT KONTINUÁLNEHO ODBORNÉHO VZDELÁVANIA

METODICKÉ OZNAČENIA

PREVÁDZAŤ LABORATÓRNE PRÁCE

"Stanovenie chyby digitálneho voltmetra priamym meraním"

O DISKIPÍNE "METROLÓGIA, ŠTANDARDIZÁCIA A TECHNICKÉ MERANIA"

pre študentov zaradených do odboru 210201 "Návrh a technológia rádioelektronických prostriedkov"

Izhevsk 2006

METODICKÉ OZNAČENIA

vykonávať laboratórnu prácu

"Stanovenie chyby digitálneho voltmetra priamym meraním"

disciplína "Metrológia, normalizácia a technické merania"

pre študentov zaradených do odboru 210201 "Návrh a technológia rádioelektronických prostriedkov"

Zostavil: Yu.M.Pepyakin, O.V. Solomennikov

Tieto smernice sú určené pre študentov Fakulty prístrojovej techniky pri vykonávaní laboratórnej práce "Určenie chyby digitálneho voltmetra metódou priameho merania" v disciplíne "Metrológia, normalizácia a technické merania".

Existujú kontrolné otázky na prípravu laboratórnej práce.

1. Účel práce

Získanie zručností pre organizáciu a vykonávanie metrologických prác na príklade určenia (riadenia) chyby digitálneho voltmetra priamym meraním.

2. Príprava na prácu(Homework)

Študovať teoretický materiál týkajúci sa tejto práce v literatúre.

Pripravte odpovede na otázky, ktoré sa môžu položiť.

Dať definíciu:

absolútne, relatívne a znížené chyby,

systematické a náhodné chybné komponenty,

úroveň spoľahlivosti a interval spoľahlivosti náhodnej chyby,

hlavné a ďalšie chyby

aditívne a násobiace chyby.

3 Stručné teoretické informácie:

Metódy merania:

Pri meraní pomocou rôznych metód (GOST 16263-70), čo je súbor techník pre použitie rôznych fyzikálnych princípov a nástrojov. V priamych meraniach sa hodnoty fyzikálneho množstva zistia z experimentálnych údajov.

Chyby merania.Základné pojmy a definície.

Pri analýze hodnôt získaných počas meraní je potrebné rozlišovať dva pojmy: skutočné hodnoty fyzikálnych veličín a ich experimentálne prejavy - výsledky meraní.

Skutočné hodnoty fyzikálnych veličín sú hodnoty, ktoré ideálne odrážajú vlastnosti daného objektu, a to z kvantitatívneho aj kvalitatívneho hľadiska. Nezáleží na prostriedkoch našich vedomostí a sú absolútnou pravdou.

Výsledky merania sú približné odhady hodnôt zistených pri meraní, závisia nielen od nich, ale aj od metódy merania, od technických prostriedkov, s ktorými sa merania robia, a od vnímania pozorovateľa vykonávajúceho merania.

Rozdiel medzi výsledkami merania X "a skutočnou hodnotou A nameranej hodnoty sa nazýva absolútna chyba merania.

Keďže však skutočná hodnota A nameranej veličiny nie je známa, chyby merania sú tiež neznáme, preto je na získanie aspoň približných informácií o nich potrebné nahradiť tzv. Skutočnú hodnotu namiesto skutočnej hodnoty vo vzorci (1).

Skutočná hodnota fyzickej veličiny je jej hodnota, ktorá sa zistila experimentálne a je tak blízka skutočnej hodnote, ktorú možno použiť namiesto nej pre daný účel.

Absolútna chyba prijatá s opačným znamienkom sa nazýva korekcia meradla.

Relatívna chyba merania: - pomer absolútnej chyby k skutočnej hodnote. Určuje sa spravidla v%.

Absolútna chyba voltmetra sa určuje podľa vzorca:

, (3)

kde

- merania voltmetra, V;

- merania prístrojov na kontrolu voltmetrov alebo digitálneho zariadenia na riadenie a spracovanie meracích informácií (CUAII), V;

Relatívna chyba voltmetra je určená vzorcom:

, (4)

Merania s použitím elektrických meracích prístrojov, rovnako ako iné merania, sa robia s určitými chybami. Ako je známe, chyba merania je charakterizovaná absolútnou chybou.

Absolútna chyba je hodnota rovnajúca sa modulu rozdielu medzi nameranými a skutočnými hodnotami nameranej hodnoty:

(14)

Presnosť merania sa zvyčajne odhaduje nie absolútnou, ale relatívnou chybou vyjadrenou percentom absolútnej chyby skutočnej hodnoty nameranej hodnoty:

(16)

A keďže je rozdiel medzi hodnotami a je zvyčajne relatívne malý, môžeme to predpokladať

(17)

Na posúdenie presnosti elektrických meracích prístrojov je redukovaná chyba definovaná nasledujúcim výrazom:

(18)

Tu je menovitá hodnota stupnice nástroja, to znamená maximálna hodnota stupnice pri zvolenom limite merania prístroja. Uvedená chyba určuje triedu presnosti zariadenia.

Čísla označujúce triedu presnosti prístroja označujú najväčšiu povolenú zníženú chybovosť v percentách.
to znamená, že počas bežnej prevádzky by maximálna hodnota zníženej chyby nemala prekročiť triedu presnosti.

Ak má napríklad ammeter limit merania a maximálna absolútna chyba zariadenia musí byť , znížená chyba sa bude rovnať:

Keďže trieda presnosti sa rovná maximálnej prípustnej redukovanej chybe, trieda presnosti takéhoto zariadenia sa rovná 1, čo je uvedené na prednej strane prístroja. Táto chyba charakterizuje iba presnosť samotného zariadenia, ale nie presnosť merania.

Zvážte príklad výpočtu chyby merania pre triedu presnosti zariadenia. Podľa definície môžeme nájsť relatívnu chybu v meraní prúdu

(19)

Z toho vyplýva, že absolútna chyba pri meraní prúdu je:

(20)

Potom získame nasledujúcu hodnotu relatívnej chyby:

(21)

Tu je trieda presnosti, je absolútna chyba pri meraní pri tejto hranici, je aktuálna medzná hodnota, je nameraná hodnota prúdu, je relatívna chyba merania.

Zovšeobecnením vzorca (21) na akékoľvek iné merania môžeme napísať vzťah medzi triedou presnosti zariadenia a najvyššou absolútnou chybou zariadenia:

(22)

Napríklad, ak je voltmetr s limitom merania trieda presnosti ukazuje v prvom prípade 25 V a v druhom prípade 60 V, absolútna chyba pre akékoľvek meranie alebo pre akýkoľvek bod stupnice bude rovná:

Relatívne chyby pri rôznych výsledkoch merania sa však budú líšiť:

Preto na určenie chýb merania elektrických meracích prístrojov sa najprv absolútna chyba určuje podľa vzorca (22) podľa triedy presnosti a potom sa vypočíta relatívna chyba z absolútnej chyby a výsledku merania.

Treba mať na pamäti, že každé, dokonca aj najlepšie zariadenie má určitú chybu merania. Podľa stupňa presnosti sú zariadenia rozdelené do 8 tried: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4, pričom najpresnejší nástroj má stupeň 0,05. Chyba je menšia, čím je nameraná hodnota bližšia k menovitej hodnote zariadenia. Preto je výhodné použiť takéto zariadenia, ktoré budú počas šípky merania v druhej polovici stupnice.

Poradie práce

Experimentálna časť tejto práce pozostáva z nasledujúcich úloh:

1. experimentálne stanoviť hodnotu obmedzujúceho odporu podľa daných hodnôt prúdu a napätia;

2. Určiť vlastnosti elektrických meracích prístrojov a odhadnúť chyby priameho merania prúdu, napätia a odporu;

3. Nájdite hodnoty odporu a vypočítajte chyby merania odporu prístroja.

4. Analyzovať chyby merania a poskytnúť opis použitých prvkov merania.

Ak chcete vykonať tieto úlohy, musíte vykonať nasledujúce kroky:

1. Namontujte meraciu jednotku podľa obrázku 11.

BC-24

Tu je BC - 24 usmerňovač, V - voltmetr, A - ampérmetr, R - variabilný odpor (odporový zásobník alebo reostat)

2. Nastavte regulátor napätia usmerňovača do krajnej ľavej polohy, nastavte maximálny odpor na premenlivom odporu, vyberte na ampérmetri a voltmeter stupnice maximálnu hodnotu nameranej hodnoty;

3. Po kontrole okruhu učiteľom alebo laboratórnym asistentom získajte od učiteľa hodnoty napätia a prúdu;

4. Zapnite usmerňovač do siete, zapnite vypínač napájania "ON", nastavte regulátor napätia usmerňovača na určené napätie. Na voltmetri vyberte stupnicu, ktorá zodpovedá špecifikovanému napätiu;

5. Postupným znížením odporu úložiska odporu nastavte hodnotu aktuálnej množiny učiteľa prepnutím ammeterovej stupnice v súlade s touto hodnotou prúdu;

6. Zmerajte hodnotu stanoveného odporu. Určte chybu merania odporu. Relatívna chyba zásobníka odolnosti P - 33 sa vypočíta podľa vzorca:

(23)

Tu je počet desaťročí odporového skladu, je hodnota stanoveného odporu v ohmoch.

7. Vlastnosti prístroja, výsledky merania a výpočtu by mali byť uvedené v tabuľkách 4, 5, 6.

Tabuľka 4

Meranie napätia

Tu je veľkosť nameraného napätia. - menovité napätie (horná hranica napätia nameraná na použitom rozsahu); - celkový počet rozdelení stupnice voltmetra; - rozdelenie ceny pre zvolený rozsah merania napätia; - citlivosť voltmetra pre zvolený rozsah merania; znížená chyba (trieda presnosti zariadenia); - absolútna chyba merania napätia; - relatívna chyba merania napätia.

Tabuľka 5

Meranie prúdu

Tu je veľkosť nameranej intenzity prúdu.

Menovitá hodnota prúdu (horná hranica prúdu nameraná na použitom rozsahu prúdu); - celkový počet rozdelení ammeterovej stupnice; - cena rozdelenia pre zvolený rozsah merania prúdu; - citlivosť ammeteru pre zvolený rozsah merania; - znížená chyba (trieda presnosti zariadenia); - absolútna chyba merania prúdu; - relatívna chyba merania prúdu.

Tabuľka 6

Meranie odporu

Tu je veľkosť nameraného odporu. - znížená chyba (trieda presnosti odolnosti skladu); - absolútna chyba odporu; - relatívna chyba merania odporu vypočítaná podľa vzorca (23); - vypočítaná hodnota odporu vypočítaná podľa vzorca (26); - vypočítaná hodnota absolútnej chyby odporu; - vypočítaná hodnota relatívnej chyby vypočítaná podľa vzorca (27).

8. Odpojte usmerňovač od siete a vymeňte odporovú skriňu reostatom a nastavte ju na maximálny odpor. Nastavte voltmetr a ammeter na maximálne hodnoty nameraných hodnôt;

9. Po overení okruhu učiteľom alebo laboratórnym asistentom zapnite usmerňovač, nastavte napätie podľa tabuľky 4 a použite reostat na nastavenie príslušnej hodnoty prúdu v súlade s tabuľkou 5;

(24)

Tu je odpor reťaze pozostávajúcej z odporovej skrine a ampérmetra.

(25)

Tu je odpor ampérmetru pre použitý rozsah napätia. Z vzorcov (24) a (25) definujeme:

(26)

Relatívna chyba merania limitného odporu je určená pravidlami na výpočet chyby nepriamych meraní. Potom, pri zanedbávaní chyby merania odporu ammeteru, dostaneme:

(27)

Tu a - relatívna chyba meracieho napätia a prúdu, ktoré sú uvedené v tabuľkách 4 a 5.

11. Zaznamenajte technické údaje prístrojov používaných pri práci (typ prístroja, typ prúdu, merací systém, triedu presnosti, nominálne (medzné) hodnoty nameranej hodnoty, cena a citlivosť deliacich prvkov, mierka, pravidlá pre zapnutie prístroja do elektrického obvodu).

Bezpečnosť

1. Inštalácia je zapnutá až po jej kontrole učiteľom alebo laboratórnym asistentom.

2. Počas prevádzky sa nedotýkajte živých častí inštalácie.

3. Po dokončení práce znížte napätie usmerňovača na nulu a odpojte zdroje elektrickej energie od elektrickej siete.

4. Testovať otázky

1. Uveďte hlavné prvky elektrického obvodu.

2. Vysvetlite prístroj a aplikáciu reostatov a rheochordov.

3. Aké zariadenia sa používajú na reguláciu napätia a prúdu? Aký je princíp fungovania týchto zariadení?

4. Podľa akých parametrov sú klasifikované elektrické meracie prístroje?

5. Vysvetlite prístroj a princíp fungovania zariadení magnetoelektrického systému.

6. Uveďte výhody a nevýhody zariadení magnetoelektrického systému.

7. Vysvetlite štruktúru a činnosť zariadení elektromagnetického systému.

8. Aké sú výhody a nevýhody zariadení elektromagnetického systému?

9. Vysvetlite zariadenie a princíp činnosti elektrodynamických zariadení.

10. Aké sú výhody a nevýhody elektrodynamických systémových zariadení.

11. Aké symboly sa používajú na prednej strane elektrických meracích prístrojov.

12. Aká je trieda presnosti prístroja?

13. Vysvetlite, ako sa pri meraní pomocou elektrických meracích prístrojov určuje absolútna chyba a relatívna chyba.

14. Aké je rozdelenie cenovej stupnice?

15. Čo sa nazýva citlivosť nástroja?

16. Vysvetlite pravidlá práce s elektrickými inštaláciami.

17. Vysvetlite, ako je ampérmeter a voltmeter v elektrickom obvode zapnuté.

18. Ako funguje odporový obchod?

19. Ako sa určuje chyba odporu na odporovej skrini?

20. Ako sa určuje chyba pri nepriamych meraniach?

Laboratórium č.2

Téma 1. Jednotky fyzikálnych veličín. SI systém.

Úloha 1.

Rýchlosť vozidla na priamej časti trate bola 169 km / h. Prevod na jednotky SI.

riešenie:

169 km / h = 169000 m / h = 169000 m / 3600 s = 46,94 m / s,

odpoveď:rýchlosť auta bola 46,94 m / s.

Úloha 2.

V mnohých európskych krajinách sa teplota meria na stupnici Fahrenheita. Ak je v Paríži 68ºF a v Záporožie 21,5ºС, kde je to teplejšie?

riešenie:

tºF = 9/5 ° C + 3221,5 · 9/5 + 32 = 21,5 · 1,8 + 32 = 70,7 ° F,

odpoveď:na stupnici Fahrenheita teplota v Zaporizhii je 70,7 ° F, čo je o 2,7 ° F vyššia ako v Paríži, a preto je v Zaporizhii teplejšia.

Úloha 3.

Určte priemernú rýchlosť v jednotkách SI ( proti) objektu, ak v čase t = 310 m / s prejdú vzdialenosťou S = 15 cm.

rozhodnutie:

t = 310 m / s = 0,31 s; S = 15 cm = 0,15 m; v = S / t = 0,15 / 0,31 = 0,4838 m / s

Odpoveď: Priemerná rýchlosť objektu je v = 0,4838 m / s.

Téma 2. Výpočet chýb a zaokrúhlenie výsledkov meraní. Odhad systematických chýb (zavedenie zmien a doplnení)

Úloha 1.

Určte relatívnu a zníženú chybu voltmetra, ak je merací rozsah od -12V do +12V. Hodnota kalibrovanej značky stupnice x = 7V. Skutočná hodnota nameranej hodnoty Y = 7,978

rozhodnutie:

Relatívna chyba voltmetra

Chyba voltmetra

kde x N - normalizačná hodnota (horná hranica meraní)

Odpoveď: S = 13,86%; y = 8,08%;

Úloha 2.

Určite chybu pri meraní prúdu s ampérom triedy presnosti z = 1,5, ak je menovitý prúd ammeteru 30A a odčítanie ammeteru je x = 11A

rozhodnutie:

Chyba ammeteru 30/100 · 1,5 = ± 0,45A

30 · 0,015 = ± 0,45A

Preto, ak sú namerané hodnoty ammeteru x = 11A

Chyba Δx = ± 0,45A je presnejšia ako v ktoromkoľvek bode merania.

Odpoveď: Δx = ± 0,45A

Úloha 3.

Hodnoty voltmetra s meracím rozsahom od 0V do 200V sa rovnajú 154V. Príklad paralelne zapojený voltmetr ukazuje y = 147V. Určte relatívnu a zníženú chybu pracovného voltmetra.

rozhodnutie:

Relatívna chyba pracovného voltmetra

Zobrazí sa chyba pracovného voltmetra

Otivet: 5 = 4,76%; y = 3,5%.

Úloha 4.

Nájdite relatívnu chybu triedy presnosti voltmetra Z = 2

s rozsahom meraní od 0 do 120B. V merítku x = 47V.

rozhodnutie:

Absolútna chyba voltmetra

Δx = 120 · 0,02% = 2,4V

Relatívna chyba

Odpoveď: 5 = 5,1%.

Téma 3. Metódy a metódy merania. Výpočet spoľahlivosti zariadení.

Úloha 1.

Určite vhodnosť na ďalšie použitie pracovného voltmetra s presnosťou triedy 1,75 s rozsahom merania od 0 do 300V, ak boli získané nasledujúce údaje z priamej zmeny v jeho údajoch s údajmi referenčného voltmetra

Worker In
Príklad B

rozhodnutie:

Podmienkou je znížená chyba γ = 1,75%

Δ max = 61 - 60 = 1B

Odpoveď: Pracovný voltmetr je vhodný na ďalšie použitie.

Úloha 2.

Pri kalibrovaní voltmetra triedy presnosti s presnosťou 100V

Nasledovné indikácie boli získané príkladné a overiteľné voltmetre

Veril v
Príklad B

Zhodnoťte vhodnosť zariadenia. V prípade manželstva uveďte bod, na základe ktorého bolo toto rozhodnutie prijaté.

rozhodnutie:

Podmienkou je znížená chyba γ = 1%, čo je 1B strany 100V merania. V dôsledku toho je voltmetr nevhodný, pretože v bodoch 10; 20; 30; 40; 50 - povolená tolerancia.

Úloha 3.

Určte relatívnu chybu na začiatku stupnice v Y = 75 divíziách pre zariadenie triedy 0.5 so stupnicou x = 800 divízií. Koľko je táto chyba väčšia ako chyba v stupnici bunkového rozdelenia zariadenia?

riešenie:

Podmienkou je znížená chyba γ = 0,5%

delenie

Odpoveď: Chyba v bode 75 je o 1,33% viac ako v bode 100.

Úloha 4.

Pri monitorovaní metrologických parametrov deformačných (pružinových) tlakomera so stupnicou 450 oddielov by sa posúdenie posunu šípky z odberu na tela malo hodnotiť s chybou, ktorá nepresahuje hodnotu 0,1 rozdelenia stupnice. Zostavte túto chybovú správu s prípustnou chybou pre meradlo triedy 0,01.

rozhodnutie:

Prípustná chyba Δ = 0,045 delenie

Odpoveď:

Chyba 0,1 z ceny divízie prekračuje chybu pri rozdelení Δ = 0,045.

Úloha 5.

Trieda presnosti stupnice je 0,01, určiť prípustnú chybu týchto mierok na začiatku (1 rozdelenie) v strede stupnice, ak sú váhy určené pre 450 divízií

rozhodnutie:

Podmienkou je znížená chyba γ = 0,01%

Odpoveď:

Prípustná chyba Δ = 0,045 rozdelenia. Pôsobí po celej dĺžke stupnice, tak na začiatku stupnice, ako aj v strede a na konci stupnice.

Úloha 6.

Pri meraní napätia s voltmetrom triedy presnosti 0,5 s horným meracím rozsahom x = 300V boli jeho hodnoty Y = 155V. Určte relatívnu chybu voltmetra.

rozhodnutie:

Podmienkou je znížená chyba γ = 0,5%

Odpoveď:

Relatívna chyba voltmetra δ = 0,97%

Úloha 7.

Ammeter triedy presnosti 1.5 má rozsah merania od 0 do 300A. Určite prípustné absolútne a relatívne chyby, ak ihly ampulky zastavia rozdelenie váhy na číslicu Y = 155A.

rozhodnutie:

Podľa podmienok y = 1,5%

absolútna chyba

relatívna chyba