Правила выполнения лабораторных работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

«Основы метрологии и измерительной техники»

для студентов электротехнических специальностей

дневной и заочной форм обучения

 

Утверждено

редакционно-издательским

советом университета,

протокол № 3 от 08.12.2006г.

 

Харьков НТУ «ХПИ» 2007

Методичні вказівки до лабораторних робіт «Основи метрології та вимірювальної техніки» для студентів електротехнічних спеціальностей денної та заочної форм навчання / Уклад. В.І.Дякін, В.І.Бондаренко – Харків: НТУ «ХПІ», 2007.– 83 с.– Рос. мовою

 

 

Укладачі: В.І. Дякін

В.І. Бондаренко

 

Рецензент В.М. Балєв

 

Кафедра вимірювально-інформаційної техніки

 

В.І. Дякін, 2007 р.

В.І. Бондаренко, 2007 р.

НТУ «ХПІ», 2007 р.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторные работы помогают студентам глубже усвоить изложенный на лекциях теоретический материал и развить навыки экспериментальной и исследовательской работы.

Подготовка к работе

Студент должен подготовиться к лабораторной работе заблаговременно, до начала занятий в лаборатории. При подготовке необходимо ознакомиться с целью работы, повторить соответствующие разделы курса, выяснить ход и предполагаемые результаты работы.

Подготовленность студента проверяет преподаватель в начале занятия. Студенты, не сумевшие ответить на контрольные вопросы предстоящей работы или не оформившие отчет по предыдущей, к выполнению лабораторной работы не допускаются, но во время занятия они должны выполнить то, что не успели сделать дома: подготовить ответы на контрольные вопросы выполняемой работы или оформить отчет по предыдущей. Такие студенты выполняют пропущенную работу в дополнительное, согласованное с преподавателем время.

Порядок выполнения

1 В лаборатории необходимо соблюдать правила внутреннего распорядка и техники безопасности и придерживаться указаний преподавателя.

2 Во время работы каждому студенту необходимо иметь калькулятор и протокол (черновик) эксперимента.

При выполнении работы следует тщательно провести все предусмотренные заданием измерения и расчеты. Результаты эксперимента нужно записывать аккуратно, указывая условия эксперимента и единицы измерений.

3 В начале измерений рекомендуется поочередно устанавливать все возможные значения аргумента, отмечая границы и характер изменяемой функции. При построении графиков следует проводить усредненные плавные кривые, а не соединять отрезками прямых экспериментальные точки, координаты которых строятся по данным таблиц экспериментов.

4 После выполнения всех предусмотренных заданием измерений и расчетов результаты анализируются, сравниваются с ожидаемыми и предъявляются преподавателю. Если они одобрены, студенту разрешается разбирать схему измерений.

5 Задание считается выполненным только после приведения рабочего места в порядок.

Оформление отчета

Отчет каждый студент оформляет самостоятельно до начала следующей работы.

Выполняется он на двойном тетрадном листе, первая страница которого является титульной. Оформляется она по общепринятой форме. Здесь приводится названия Министерства, ВУЗа, учебной лаборатории или кафедры, номер и название лабораторной работы, список исполнителей (бригады), дата выполнения и фамилия студента, подготовившего отчет.

Содержание отчета определяется соответствующим разделом в методических указаниях к лабораторной работе. В отчете обязательно должна быть сформулирована цель работы, изображены использованные в работе схемы, приведены список использованной аппаратуры (с указанием основных технических характеристик), результаты экспериментов с необходимыми расчетами.

Желательно в конце работы сделать выводы, в которых должны быть проведены сравнения полученных результатов с ожидаемыми, проанализированы причины их расхождения, раскрыта физическая сущность результатов работы.

Защита лабораторной работы

Лабораторные работы студенты защищают индивидуально или в составе бригады в установленный срок, как правило, на следующем занятии.

Для успешной защиты лабораторной работы необходимо знать цель и ход работы, физическую сущность исследуемых процессов, их теоретическое обоснование, уметь объяснить и анализировать полученные в работе результаты.

При защите лабораторной работы в составе бригады каждый студент отвечает на поставленные лично ему вопросы из объема материала, очерченного в разделе «Контрольные вопросы». Как правило, по результатам защиты лабораторной работы выставляется оценка.

Лабораторная работа 1

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
С МНОГОКРАТНЫМИ НАБЛЮДЕНИЯМИ

Цель работы: изучение методики обработки результатов прямых измерений с многократными наблюдениями; приобретение навыков измерения сопротивлений резисторов цифровым омметром.

Порядок выполнения работы

1 Ознакомиться с описанием метода измерения и измерительной схемы прибора. При работе омметра не допускается прикосновения оператора к контактам измерительного кабеля и контактам измеряемых резисторов.

2 Включить кабель питания омметра в сеть напряжений 220В, частотой 50 Гц.

3 Выключатель сети поставить в положение «Сеть», ручку потенциометра «Время индикации» в положение «Ручн.».

4 Дать омметру прогреться в течение 10 мин.

5 Произвести предварительный контроль исправности омметра, для чего при разомкнутой цепи измерительного кабеля необходимо нажать кнопку «Пуск». На отсчетном устройстве должно появиться показание «999,90 МОм». При замкнутой цепи измерительного кабеля на отсчетном устройстве должны появиться показания, соответствующие остаточному нулевому сопротивлению, величина которого не должна быть более «00,010 Ω».

6 Измерительный кабель омметра подключить к измеряемому резистору, указанному преподавателем.

7 Осуществить ручной запуск омметра, для чего нажать кнопку «Пуск».

8 Поставить омметр в режим автоматического запуска, для чего ручку потенциометра «Время индикации» вывести из положения «Ручн.» в направлении часовой стрелки и установить необходимое время индикации (5 – 7 с.). Результаты 30 – 50 наблюдений (их количество указывается преподавателем) записать в табл. 1.1.

9 Отключить омметр и приступить к обработке результатов многократных наблюдений.

Таблица 1.1

Измеренные значения Ri, МОм	Остаточные погрешности ∆Ri=Ri–Rср, МОм	Квадраты остаточных погрешностей ∆Ri^2, МОм^2	σ, МОм	σА, МОм	Результат і–го наблюдения Rоi, МОм	Результат измерения R0, МОм

Оформление отчета

В отчете должны быть приведены: принципиальная электрическая схема измерительного моста омметра (см. рис.1.1); таблицы экспериментальных данных (табл. 1.1, 1.2, 1.4); построенные по данным табл. 1 кривые распределения погрешностей (см. рис. 1.3).

Контрольные вопросы

1 Объясните принцип действия цифрового омметра.

2 Запишите условие равновесия одинарного моста.

3 Укажите возможные источники погрешностей измерений сопротивлений цифровым омметром.

4 Дайте определение систематической и случайной погрешности измерения.

5 Назовите способы уменьшения систематической и случайной погрешностей.

6 Какая разница между абсолютной и относительной погрешностью измерения?

7 Как определить результат измерения при многократных наблюдениях?

8 Что собой представляет остаточная погрешность?

9 В чем состоит отличие между среднеквадратической погрешностью результата наблюдения и результата измерения?

Список литературы

1 Основы метрологии и электрические измерения / под ред. Е.М. Душина. – Л: Энергоатомиздат, 1987, С. 27 – 35, 253, 420 – 423.

2 Малиновский В.Н. Электрические измерения. – М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 45 – 61, 227 – 230.

3 Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. – М.: Высшая школа, 1982, С. 22 – 27, 169 – 171.

Лабораторная работа 2

Порядок выполнения опыта

1 Собрать схему поверки магнитоэлектрического микроамперметра, изображенную на рис.2.2.

 

Здесь μA – поверяемый микроамперметр; A₀ – образцовый цифровой прибор В7–27, который нужно включить по схеме измерения постоянного тока, для чего к входным гнездам I и 0 подсоединить измерительные провода с однополюсными вилками. В качестве сопротивления R_M используется магазин сопротивлений, в качестве R₁ –переменный резистор, укрепленный на макете.

2 По образцовому прибору В7–27 установить предел постоянного тока 100 мкА.

3 Подключить шнур питания цифрового прибора к сети 220В. Установить тумблер "Сеть" прибора в верхнее положение, при этом должны высветиться цифры индикаторного табло.

4 Установить максимальные сопротивления на магазине и резисторе R₁.

5 Проверить, находится ли стрелка поверяемого прибора на нуле шкалы. В случае необходимости корректором установить стрелку на нулевую отметку.

6 Включить источник питания макета (после проверки схемы руководителем), для чего тумблер питания перевести в положение – "ВКЛ".

7 Установить ток, равный верхнему пределу измерения поверяемого прибора, для чего уменьшить сопротивление магазина R_м и резистора R₁. Уменьшать сопротивление магазина следует, начиная со "старших" декад, при этом "младшие" декады должны быть введены. Увеличение сопротивления магазина следует производить с обратной последовательностью, начиная с младших декад. Прогреть схему в течение 10–15 мин.

8 Для проведения поверки прибора увеличить сопротивление цепи, стрелку микроамперметра перевести в начало шкалы. Затем, плавно увеличивая ток, устанавливать стрелку поверяемого прибора поочередно, на каждой цифровой отметке и записывать показания образцового прибора. После того как стрелка пройдет всю шкалу, дать небольшую перегрузку, чтобы она дошла до упора, и затем, плавно уменьшая ток, вновь останавливать ее на каждой цифровой отметке и записывать показания образцового прибора. Во всех случаях не допускать перехода стрелки через намеченную отметку. В случае, если стрелка пройдет намеченную отметку, опыт повторить снова. Результаты поверки записать в табл. 2.1.

9 После проверки преподавателем результатов эксперимента отключить питание макета и образцового прибора.

10 Вычислить абсолютную, приведенную погрешность, а также вариацию поверяемого прибора и сделать заключение о соответствии поверяемого прибора указанному на нем классу точности. В случае несоответствия указать, к какому классу следует отнести прибор по величине основной погрешности и вариации показаний. Результаты расчета записать в табл. 2.1.

Таблица 2.I

Результат измерения	Результат вычислений
показа-ния поверя-емого прибора, Ix,мкА	показания образцового прибора I0, мкА	наибольшая абсолютная погрешность прибора, ΔI=Ix– I0, мкА	наибольшая приведенная погрешность прибора, γ=ΔI ˙ 100/Im, %	вариация поверяемого прибора,, (I0↑–I0↓)ּ100/Im,%	класс точности поверяемого прибора, γm, %
при возрас-тании тока I0↑	при убыва-нии тока I0↓

Порядок выполнения опыта

1 Рассчитать величину сопротивления шунта для измерения тока I, величина которого задается руководителем (в диапазоне от 200 до 1000 мкА).

2 Собрать схему, показанную на рис.2.3

 

В качестве шунта использовать магазин R_M на котором установить величину R_ш. Движок резистора R₁ установить в положение, соответствующее максимальному сопротивлению. По образцовому прибору установить необходимый предел измерения постоянного тока.

3 Получив разрешение руководителя, включить образцовый прибор, а также питание макета. Изменяя R₁, установить по образцовому прибору величину тока I, заданную руководителем. Стрелка магнитоэлектрического прибора должна дать номинальное отклонение по шкале.

4 Отключить питание макета и образцового прибора. Основные характеристики прибора с шунтом привести в табл.2.2.

Таблица 2.2

Предел шкалы, Im, мкA	Цена деления СI=Im/αm, мкА/дел	Сопротивление прибора с шунтом, , Ом	Наибольшая основная приведенная погрешность прибора с шунтом, γ, %,	Дополни­тельная температур­ная погреш­ность прибора с шунтом (при изменении на 10^0С), δt,%	Класс точности прибора с шунтом, γm, %

Порядок выполнения опыта

1 Рассчитать величину сопротивления добавочного резистора для измерения напряжения U, величина которого задается руководителем (в диапазоне от 0,5 до 10 В).

2 Собрать схему, представленную на рис.2.4.

 

 

 

На магазине R_M установить величину R_доб. Движок переменного резистора R₁ установить в положение, соответствующее минимальному напряжению, подаваемому в схему. Для измерения цифровым вольтметром постоянных напряжений подключить измерительные кабели к выходным гнездам U= и 0. Установить переключатель цифрового вольтметра на предел измерения постоянного напряжения 10 В.

3 Получив разрешение руководителя, включить образцовый вольтметр V₀ и тумблер питания макета. Установить по образцовому вольтметру напряжение, указанное руководителем, при этом стрелка магнитоэлектрического ИМ должна давать номинальное отклонение по шкале.

4 Отключить питание схемы и образцового вольтметра, а также провода вольтметра V₀. Основные характеристики прибора с добавочным резистором привести в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Предел шкалы, Um,В	Цена деления, Cv= Um/αm, В/дел	Сопротивление прибора с добавочным резистором, Rv=Rим+Rдоб,Ом,	Наибольшая основная приведенная погрешность прибора с добавочным резистором γ,%	Дополнительная температурная погрешность прибора с добавочным резистором (при изменении температуры на 10^ОС, δt), %	Класс точности прибора с добавочным резистором, γm, %

Порядок выполнения опыта

1 Получить указание преподавателя о параметрах электрической, цепи, в которой производится измерение напряжения (см. рис.2.5), а также о том, из числа каких приборов следует выбирать вольтметры для измерения указанного напряжения.

2 В табл.2.4 записать заданное эквивалентное сопротивление цепи R_экв, порядок измеряемого напряжения U, а также параметры вольтметров (класс точности γ_m, предел шкалы U_m, внутреннее сопротивление), указанные на приборах. Если величина R_v не задана, ее следует определить, исходя из предела шкалы U_m вольтметра и тока полного отклонения I_m:

R_v = U_m/I_m

3 Рассчитать погрешность взаимодействия и основную аппаратурную погрешности измерения каждым вольтметром. Результаты расчета внести в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Параметры цепи	Параметры вольтметров	Погрешность измерения напряжений
U, B	Rэкв, Ом	Класс точности, γm	Предел измере­ния, Um, В	Внутрен­нее со­проти­-ление, Rv, Ом	Погрешность взаимодействия, %	Основная аппаратурная погрешность, %

4 Исходя из данных табл. 2.4, выбрать вольтметр, удовлетворяющий поставленным требованиям. Свои выводы согласовать с преподавателем.

5 Подключить выбранный вольтметр к цепи (см. рис.2.5) и после проверки схемы преподавателем включить источник питания. Показания вольтметра записать в табл.2.5. Вычислить относительную и абсолютную погрешности измерения напряжения и внести в ту же таблицу. Пренебрегая погрешностью взаимодействия по сравнению с основной аппаратурной, записать действительное значение напряжения U₀ с учетом погрешности (например, U₀=6,0±0,3В).

Таблица 2.5

Показания вольтметра	Основная аппаратурная погрешность измерения	Действительное значение измеренного напряжения U0=UХ–DUА, В
в делениях	в B	относительная	абсолютная

Оформление отчета

В отчете привести схемы (см. рис. 2.2, 2.3, 2.4, 2.5),табл. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 с результатами измерений и расчётов, расчётные формулы.

Контрольные вопросы

1 На каком принципе основана работа магнитоэлектрических приборов?

2 По каким схемам можно включать магнитоэлектрические ИМ?

3 Как расширить пределы измерения магнитоэлектрических амперметров и вольтметров?

4 Как производится расчет шунтов и добавочных резисторов?

5 Что собой представляет абсолютная и относительная погрешности измерения?

6 Какая погрешность характеризует точность измерений?

7 Что представляет собой класс точности прибора?

8 От чего зависит погрешность взаимодействия вольтметра?

Литература

1 Основы метрологии и электрические измерения / под ред. Е.М. Душина.– Л Энергоатомиздат, 1987, С. 58–61, 101–102, 385–394.

2 Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. – М.: Высш.шк., 1982. С.16 – 18, 20 – 21, 36 – 41, 113 – 114, 120 –121.

Лабораторная работа 3

Порядок выполнения опыта

1 Ознакомиться со структурной схемой блока питания на макете работы.

2 Измерить переменные напряжения U₁₀ и U₂₀ трансформатора в режиме холостого хода, для чего:

2.1 Переключатель рода работы авометра установить в положение «~». Переключатель пределов измерения авометра установить в положение, соответствующее максимальному измеряемому напряжению (так как порядок измеряемого напряжения неизвестен).

2.2 Включить тумблер Т1 макета и отключить тумблер Т2 (для обеспечения режима холостого хода трансформатора).

2.3 Включить источник питания тумблером Т. Включить авометр в исследуемую цепь зажимами «*» и «UI, +W, –кW», по шкале с обозначением «~»определить порядок измеряемого напряжения. Выбрать пределы измерения, обеспечивающие минимальную аппаратурную погрешность.

2.4 Измерить напряжения U₁₀ и U₂₀ на выбранных пределах, результаты записать в табл. 3.1. В той же таблице указать пределы измерения авометра и класс точности в режиме измерения переменных напряжений.

Таблица 3.1

Изме­ряемая вели­чина напря­ жения и тока	Откло­нение по шкале, деле­ний	Вели­чина напря­жения, тока, Ax	Предел измере­ния, Am	Класс точ­ности, γm	Наибольшая аппаратурная погрешность ΔА=±γm·Am/100	Действи­тельное значение измеря­емой величины, A0=Ax–∆A
U10
U1
U20
U2
I1
I2
UН
IН

 

2.5 Отключить источник питания. Рассчитать наибольшую абсолютную погрешность измерения напряжений ΔU₁ и ΔU₂. Результат измерения U₁₀ н U₂₀ записать с указанием погрешности в табл.3.1. Наибольшие погрешности измерения, вычисленные по классу точности, могут быть с одинаковой вероятностью как положительными, так и отрицательными (перед числом ставится знак ±).

2.6 Пользуясь указанной методикой, измерить напряжения U₁ и U₂ при подключенной нагрузке (тумблеры T2 и T3 замкнуты). Результаты измерений и расчета записать в табл.3.1.

3 Измерить переменные токи I₁ и I₂, протекающие в первичной и вторичной обмотках трансформатора, для чего:

3.1 Переключатель рода работы авометра поставить в положение «~». Переключатель пределов измерения авометра установить в положение, соответствующее наибольшему значению измеряемого тока.

3.2 Включить авометр к точкам 1 и 2 блока питания, отключить тумблер Т1.

3.3 Включить тумблеры Т2 и T3 макета, замыкающие цепь нагрузки трансформатора.

3.4 Включить источник питания тумблером Т. Определить по отклонению стрелки на шкале с обозначением «~» порядок измеряемого тока и выбрать предел измерения, обеспечивающий минимальную аппаратурную погрешность. Измерить ток I₁ на выбранном пределе, результат записать в табл.3.1. В той же таблице указать предел измерения тока и класс точности прибора в режиме измерения переменных токов.

3.5 Аналогично произвести измерение тока I_2.

3.6 Отключить источник питания. Рассчитать наибольшую погрешность измерения токов I₁ и I₂ и записать результаты измерения с указанием погрешности в табл. 3.1.

4 Измерить постоянные напряжения и ток нагрузки U_H, I_H, для чего:

4.1 Переключатель рода работы авометра поставить в положение
«–». Переключатель пределов измерения авометра установить в положение, соответствующее ожидаемому значению измеряемого напряжения или тока.

4.2 Включить авометр в цепь нагрузки сначала по схеме вольтметра, затем – по схеме амперметра. Измерить напряжение и ток нагрузки. Отсчет измеряемой величины произвести по шкале с обозначением «–».

4.3 Результаты измерений записать в табл. 3.I. В той же таблице указать пределы измерений и класс точности авометра в режиме измерения постоянных токов и напряжений.

4.4 Отключить источник питания.

4.5 Рассчитать наибольшие погрешности измерения напряжения и токов нагрузки и записать в табл. 3.I результаты измерений с указанием погрешностей.

5 Определить результаты косвенных измерений коэффициента трансформации K_T, мощностей S₁, S₂, Р_Н, сопротивления нагрузки R_Н и оценить погрешность их измерений, для чего:

5.1 По результатам прямых измерений токов и напряжений произвести расчет указанных величин, результаты расчета записать в табл. 3.2.

5.2 Пользуясь общим выражением для абсолютной погрешности косвенных измерений, вывести аналитические выражения для погрешностей измерения ΔK_T; ΔS₁; ΔS₂; ΔP_Н; ΔR_Н;

5.3 По результатам и погрешностям прямых измерений (табл. 3.1) определить числовые значения погрешностей косвенных измерений и записать их в табл. 3.2. В ту же таблицу произвести запись результатов косвенных измерений с указанием погрешностей.

Таблица 3.2

Величины, подлежащие косвенным измерениям	Числовые значения результатов косвенных измерений	Общие выражения для погрешностей косвенных измерений	Числовые значения погрешностей косвенных измерений	Результаты косвенных измерений с указанием погрешностей
KT=U10/U20
S1=U1I1
S2=U2I2
PH=UHIH
RH=UH/IH

Порядок выполнения опыта

1 Получить указание преподавателя о том, какие сопротивления подлежат измерению.

2 Определить порядок измеряемых сопротивлений на максимальном пределе авометра 0 – 500 кОм, для чего:

2.1 Нажать кнопку «к ». Переключатель пределов измерения омметра установить в положение «к *100». Подключить провода к зажимам прибора и замкнуть их накоротко. Ручкой установки нуля омметра установить стрелку на нулевую отметку шкалы «к ».

2.2 Провода разомкнуть и подключить к измеряемому сопротивлению.

2.3 Устанавливая переключатель резисторов на макете в положение, заданное преподавателем, определить по шкале «к » приближённые значения измеряемых сопротивлений.

2.4 Данные последовательных измерений записать в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Номера резисторов	Порядок измеряемых сопротивлений	Положение переключателея пределов измерений омметра	Отсчет по шкале омметра, Ом, кОм	Расстояния между делениями в точке измерения, l, мм	Разность отсчетов, RΔ, Ом, кОм	Чувствительность, SR= l /RΔ	Наибольшая погрешность измерения сопротивлений ΔRx=±γm·L/100·SR	Действительное значение сопротивлений, R0=Rx–ΔRx,Ом(кОм)

3 Произвести более точные измерения указанных сопротивлений и оценить погрешность измерения, для чего:

3.1 По табл. 3.3 определить необходимые пределы омметра, обеспечивающие наиболее точные измерения сопротивлений (стрелка должна находиться ближе к середине шкалы). Необходимые положения переключателя омметра указать в табл.3.3.

3.2 По методике, указанной в пунктах 2.1–2.6, произвести измерение больших сопротивлений (свыше 300 Ом). В табл. 3.3 внести результаты измерения сопротивлений, а также расстояния между ближайшими к точке измерения отметками и разность отсчетов, соответствующих указанным отметкам.

3.3 При измерении сопротивления до 300 Ом нажать одновременно кнопки «–» и «к » омметра, что соответствует «». Переключатель пределов измерения омметра установить в положение «». Ручкой установки нуля омметра установить стрелку на отметку «» шкалы «». Присоединить к зажимам прибора измеряемое сопротивление. Результаты измерения R_x, а также величины, необходимые для определения чувствительности S_R записать в табл. 3.3.

3.4 Кнопки «–» и «к » возвратить в исходное состояние, снять провода омметра с измеряемого сопротивления.

3.5 Вычислить наибольшие абсолютные погрешности измерения сопротивлений и записать и табл. 3.3. В ту же таблицу записать действительные значения сопротивлений с указанием погрешности измерения.

Порядок выполнения опыта

1 Переключатель рода работы авометра установить в положение «–», переключатель пределов измерения – в положение, соответствующее значению напряжения 5 В.

2 Принимая потенциал логического нуля за 0, определить потенциал, соответствующий логической единице. Подключить провода авометра к точкам Лог. «1» и Лог. «0», измерить напряжение, выбрать нужный предел измерения вольтметра.

3 Проверить функционирование схемы ИЛИ, для чего подключить вольтметр к выходу системы, а на входы подать поочередно напряжения, соответствующие логическому «0» и «1», как указано в табл. 3.4.

Состояние схемы определить по величине напряжения на выходе, заполнить таблицу состояний ЛЭ ИЛИ (см. табл. 3.4).

Таблица 3.4

X1	X2	X3	Схема ИЛИ	Схема И
Y	Y
Логический уровень	Напряжение, В	Логический уровень	Напряжение, В

 

4 Проверить правильность функционирования схемы И и заполнить табл. 3.4.

5 Проверить функционирование схемы НЕ и заполнить табл. 3.5

Таблица 3.5

X	Y
Логический уровень	Напряжение, В

 

6 Сделать вывод о правильности функционирования логических элементов.

Оформление отчета

В отчете привести схемы рис. 3.1, 3.2, 3.4, таблицы 3.1–3.5 с результатами измерений и расчетов, расчетные формулы.

Контрольные вопросы

1 Для каких измерений предназначены комбинированные измерительные приборы?

2 Какой измерительный механизм используется в авометрах?

3 По каким измерительным схемам включаются авометры?

4 В чем заключаются особенности схем авометров для измерения малых и больших сопротивлений?

5 Что собой представляет класс точности омметров?

6 Как вычисляется погрешность косвенных измерений?

7 На каком принципе основана работа логических элементов ИЛИ, И, НЕ?

8 Какова связь между относительной и приведенной погрешностью прибора?

При косвенных измерениях результат измерений определяется по функциоральной зависимости от результатов прямых измерений. Поэтому погрешность косвенных измерений определяется как полный дифференциал этой функции от величин, измеряемых с помощью прямых измерений.

;

Где: - предельные абсолютные погрешности результатов прямых

измерений;

- предельная абсолютная погрешность результата косвенного

измерения;

- соответствующие предельные относительные погрешности.

- функциональная связь между искомой измеряемой величиной и

величинами, подвергающимися прямым измерениям.

Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины (РМГ 29-99):,.

 

Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

 

Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Вычисляется по формуле, где Xn — нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке:

если шкала прибора односторонняя, то есть нижний предел измерений равен нулю, то Xn определяется равным верхнему пределу измерений;

если шкала прибора двухсторонняя, то нормирующее значение равно ширине диапазона измерений прибора.

 

Приведённая погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

 

Литература

1 Основы метрологии и электрические измерения / под ред. Е.М. Душина. – Л Энергоатомиздат, 1987, С. 120 – 121,147 – 150, 234.

2 Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. – М.: Высшая школа, 1982, С. 36 – 45, 113 – 114, 126, 163 – 165.

Лабораторная работа 4

Порядок выполнения опыта

1 Переключатель макета S1 поставить в положение "Внутр.", а переключатель S2 – в положение "Одиночн.". Включить питание макета.

2 Кнопкой "Сброс" установить триггеры СИ в нулевое состояние.

Подавая на вход СИ одиночные импульсы с помощью кнопки «Счет.», определить состояние триггеров СИ по свечению светодиодов у соответствующих триггеров (см. разделе «Описание лабораторного макета»). Состояние триггеров СИ после каждого поданного на вход импульса занести в табл. 4.2 в виде состояния 1 или 0 для каждого триггера (Q₁–Q₄) в строке для соответствующего числа поданных на вход импульсов.

3 По таблице состояний определить вес разрядов СИ таким образом, чтобы сумма весов разрядов, находящихся в состоянии 1, равнялась числу поданных на вход импульсов N_x.

По таблице состояний построить временную диаграмму работы СИ (аналогичную временной диаграмме рис. 4.2, б) для входных импульсов и сигналов на прямых выходах триггеров Q₁–Q₄.

Таблица 4.2

Nx	Состояние триггеров СИ
Q4	Q3	Q2	Q1
. . .
16(0)
Вес

Порядок выполнения опыта

1 На рабочем месте ознакомиться с назначением органов управления ЦЧ (указания по эксплуатации приведены на стенде). Установить их в положения, обеспечивающие режим измерения частоты.

2 Включить частотомер и дать ему прогреться в течение 5–10 мин. Вход частотомера подключить ко входу СИ макета. Включить макет и переключателями макета подключить по указанию преподавателя внешний генератор или внутренний ГИ макета.

3 Снять зависимость погрешности измерения частоты от времени измерения T_и. Для этого по указанию преподавателя произвести измерение частоты при различной длительности T_и, указанной в табл. 4.3. Результаты измерений занести в табл. 4.3.

Таблица 4.3