Kuidas leida pinge mõõtmise viga. Tüüpilised ülesanded. Takistuse mõõtmise vead

Ülesanne №1…………………………………………………………………………3

Ülesanne №2………………………………………………………………………………6

Ülesanne №3………………………………………………………………………..9

KASUTATUD ALLIKATE LOETELU…………………………13

Ülesanne number 1. Tehniliste instrumentide ja metroloogia aluste kontrollimine

Nimivooluga magnetoelektrisüsteemi tehniline ampermeeter I nom =5A, nimijaotuste arv a nom = 100 on digiteeritud jaotused nullist nimiväärtuseni, mis on märgitud skaala igale viiendale osale (väljalülitatud ampermeetrite nõelad on nullasendis). Absoluutne viga: +0,03, +0,06, -0,05, +0,04, -0,02.

Tehnilise ampermeetri taatlus viidi läbi sama süsteemi eeskujuliku ampermeetriga.

1. Täpsustage tehniliste seadmete taatlemise tingimused.

2. Määrake mõõtmiste korrektsioonid.

3. Koostage muudatuste ajakava.

4. Määrake suhteline viga.

5. Määrake vähendatud viga.

6. Märkige, millisesse lähimasse standardse täpsusklassi see seade kuulub.

Kui seade ei vasta kehtestatud täpsusklassile, märkige see konkreetselt.

1. Taatlus viiakse läbi ruumis, kus on tööseadmete jaoks normaalsed tingimused. Ampermeetrit kontrollitakse võrdlusampermeetri näitude võrdlemisega. Ampermeetris, mille täpsusklass on 1,0; 1,5; 2,5; 5.0 kontrollitakse nende näitude võrdlemisel klassi 0,2 ja 0,5 seadmete näidiste näitudega.

2. Skaala iga digiteeritud jaotuse absoluutvea teadmine (1; 2; 3; 4; 5). Määrame mõõtmise parandused, arvestades, et parandus on absoluutne viga, mis on võetud vastupidise märgiga:

- θ 1 = -0,03

- θ 2 = -0,06

- θ 3 = +0,05

- θ 4 = -0,04

- θ 5 = +0,02

3. Paranduste graafiku koostamiseks joonistame koordinaatteljed: horisontaalsed, millele joonistatakse skaala jaotuste digiteeritud väärtused, ja vertikaalsed - paranduste edasilükkamiseks - üles positiivne, alla negatiivne.

4. Suhteline viga arvutatakse järgmise valemiga:

kus X ja on suuruse mõõdetud väärtus;

X d - koguse tegelik väärtus.

5. Lähtudes ülaltoodud definitsioonist, määratakse vähendatud viga järgmise valemiga:

,

kus X n ja X k on instrumendi skaala algus- ja lõpp-punktid;

X ja − suuruse mõõdetud väärtus;

X d - koguse tegelik väärtus;

D - mõõtmisvahemik.

Ülejäänud arvutustulemused viidi läbi sarnaselt ja on loetletud tabelis 1.

Tabel 1

6. Mõõtevahendi täpsusklass on üldistatud karakteristik, mis määratakse kindlaks lubatud põhi- ja lisavigade piiridega, samuti muude täpsust mõjutavate omadustega, mille väärtused on sätestatud teatud tüüpi mõõtevahendite standardites. .

Seadme suurim vähendatud viga protsentides kõigi tööosa märkide juures on moodul 1,2%, seega määrame täpsusklassi väärtuse (lähim normaliseeritud väärtus, mis ületab vähendatud vea väärtust) standardvahemikust. Taadeldud ampermeetri täpsusklass on 1,5.

Ülesanne number 2. Elektriliste mõõtmiste meetodid ja vead

Takistuse kaudseks mõõtmiseks kasutati kahte instrumenti: magnetoelektrilise süsteemi ampermeetrit ja voltmeetrit.

Takistuse mõõtmine viidi läbi temperatuuril t°C rühma 2, 5 või 6 seadmetega. Seadmete andmed, nende näidud, samuti seadmete rühm ja ümbritseva õhu temperatuur, mille juures takistust mõõdeti, U nom \u003d 30V, I täis \u003d 7,5 mA, \ u003d 1.0%, U =18V, I nom =15A, U pad =100mV, =1.5%, I=8A, instrumendigrupp 6, t=40 ºС

Määratlege:

1) takistuse väärtus r’ x instrumendi näitude järgi ja joonistage diagramm;

2) takistuse väärtus r x võttes arvesse seadmete sisselülitamise skeemi;

3) suurimad võimalikud (suhteline δ ja absoluutne Δ) vead selle takistuse mõõtmise tulemuses;

4) millistes piirides on mõõdetud takistuse tegelikud väärtused.

1. Vastupanu suurus R'x määratakse järgmise valemiga:

kus U - voltmeetri näidud, V;

I - ampermeetri näidud, A.

Õige skeemi valimiseks tuleb esmalt määratleda seosed ja

kus U pad - pingelang seadme klemmidel, mV;

I nom - mõõtmispiir, A.

kus U nom - mõõtepiir, V;

I täis - seadme noole koguhälbe vool, mA.

Valige skeem:

2. Leidke takistuse väärtus Rx võttes arvesse seadmete sisselülitamise skeemi

kus U - voltmeetri näidud, V;

I - ampermeetri näidud, A;

R v on voltmeetri sisetakistus Ohm.

2. Selle takistuse mõõtmise tulemusest leiame kõige võimalikud (suhtelise δ ja absoluutse Δ) vead:

.

1) Voltmeetri jaoks

±γv =±1,0±1,0=±2%

2) Ampermeetri jaoks

± γ a \u003d ± 1,5 ± 1,5 \u003d ± 3%

Resistentsuse mõõtmise kaudse meetodi suhteline viga määratakse valemiga

,

kus δ U ja δ I‒ suhtelised vead pinge ja voolu mõõtmisel.

Väärtused δ U ja δ I saab määrata soovitatud kirjanduses toodud valemitega. Seega on suhteline viga pinge mõõtmisel

kus γ Σ on mõõtetulemuse suurim võimalik viga;

U nom - voltmeetri nimipinge;

U on mõõdetud pinge väärtus.

Samamoodi määratakse suhteline viga voolu mõõtmisel:

±δR =±3,33±5,6=±8,93%

Määrata absoluutne viga, samuti mõõdetud takistuse tegeliku väärtuse muutumise piirid R tuleks kasutada suhet

4. Kehtivad väärtused mõõdetud takistus on vahemikus:

Rx -∆R≤Rx ≤Rx +∆R,

2,05≤R x ≤2,45

Ülesanne 3. Magnetsuuruste mõõtmine

Magnetmõõtmised on kogu elektrilise mõõtetehnoloogia lahutamatu osa. Samal ajal suureneb magnetmõõtmiste osakaal muu hulgas pidevalt. Seda seletatakse magnetnähtuste suureneva kasutamisega teaduses ja tehnoloogias, ferromagnetiliste materjalide (FMM) tootmise ning nende kasutamisega elektriseadmetes, -instrumentides ja automaatikas.

Magnetmõõtmismeetodite klassifitseerimisel lähtutakse mõõtmisprotsessis kasutatavate nähtuste füüsikalisest olemusest, s.o. magnetilise suuruse muundamine elektrisignaaliks.

Sellega seoses on magnetiliste suuruste mõõtmiseks olemas induktsioonimeetodid; kahe magnetvälja vastasmõjul põhinevad meetodid; meetodid, mis põhinevad magnetvälja mõjul ainete füüsikalistele omadustele.

Magnetiliste materjalide testimise aluseks on magnetiliste suuruste mõõtmise meetodid. Kõik ferromagnetilised materjalid jagunevad kõvaks magnetiliseks (MTM) ja pehmeks magnetiliseks (MMM). Esimesi kasutatakse püsimagnetväljade allikatena (PM püsimagnetid). Tänaseks on nende jaoks välja kujunenud kolm testimisvaldkonda: MTM-i omaduste uurimine, MTM-proovide tootmiskontroll ja püsimagnetite tootmiskontroll. MTM-i omaduste uurimisel on vaja saada piisavalt täielikku teavet materjali omaduste kohta: algmagnetiseerimiskõver, piirav magnethüstereesi ahel, demagnetiseeriva sektsiooni erinevate punktide tagastuskõverad jne. Induktsiooni mõõtmine on tavaliselt teostavad induktsioon- ja galvanomagnetmuundurid. Väljatugevuse mõõtmine taandub tavaliselt magnetiseerimisseadmete voolu mõõtmisele või väljatugevuse tangentsiaalse komponendi kohta teabe hankimisele induktiiv- või galvanomagnetilistest muunduritest. MTM-i ümbermagnetiseerimist saab läbi viia konstantse ja vahelduva välja abil. Kui materjal magnetiseeritakse konstantse väljaga, saadakse staatilised omadused. Välja pideva tsüklilise muutumisega saadakse dünaamilised karakteristikud, mida saab magnetiseerimise ümberpööramise infra-madala sageduse vahemikus vajaliku täpsusega lähendada staatilistele.

MTM-i tootmisprotsessi õigsuse ja tehnoloogilise režiimi vastava korrigeerimise tagamiseks juhitakse olulisemaid üksikuid materjali parameetreid, eelkõige sundjõudu Hc. Hc saamise algoritm taandatakse magnetilise induktsiooni või magnetiseerimise nullväärtuste fikseerimiseks ja väljatugevuse lugemiseks.

Püsimagnetite juhtimise klassifitseerimistunnuste keskmes on kontrollitavate parameetrite tüüp, teabe hankimise meetod. Eristage juhtimist magnetvoo järgi töötava süsteemi lähedases süsteemis; juhtimine demagnetiseeriva sektsiooni üle. Väljundinformatsiooni saamise meetodi järgi eristatakse otsese lugemise ja diferentsiaalmõõtmismeetodiga seadmeid - teabe saamine näidis- ja testitud PM-i omaduste erinevuse kujul.

Magnetiliselt pehmeid materjale iseloomustavad magnetilised parameetrid, mida mõõdetakse konstantses ja vahelduvas väljas. Peamised MMM-i konstantsete väljade mõõdetavad karakteristikud on: põhimagnetiseerimiskõver, piirav hüstereesiahel ja selle parameetrid (Br, Hc), algne ja maksimaalne magnetiline läbilaskvus. GOST 8.377-80 kehtestab peamise ballastimeetodi materjali omaduste uurimiseks. Praegu on seoses tööstuse arendamisega ühtne elektroonilised seadmed Laialdaselt on kasutatud pideva aeglaselt muutuva välja meetodit.

Vahelduvates väljades on MMM-i peamised omadused peamine dünaamiline magnetiseerimiskõver, dünaamiline hüstereesiahel, kompleksne magnetiline läbilaskvus ja erikadud. Lisaks on olenevalt testi sagedusalast hulk määratud omadusi ja parameetreid. Kõige sagedamini tehakse MMM-testid sagedusvahemikus 50 Hz - 10 kHz. Peamised katsemeetodid selles sagedusvahemikus on: induktsioon, kasutades ampermeetrit, voltmeetrit, vattmeetrit; induktsioon faasitundlike seadmete abil (ferromeetriline); induktsioon potentsiomeetriga vahelduvvoolu; induktsioon ferrogafi (ostsilloskoobi) abil; induktsioon stroboskoopiliste muundurite abil; parameetriline (sild).

Induktsioonimeetodeid iseloomustab mõõtepoolides indutseeritud EMF mõõtmine. Ampermeetri ja voltmeetri kasutamine võimaldab määrata dünaamilist suhtelist läbilaskvust. Olles kõige lihtsam, on sellel mõõtmismeetodil suur viga (kuni 10%) ja see ei anna võimalust määrata kadusid proovides. Vattmeetri kasutamine on standardiseeritud MMM-proovide kadude määramiseks.

Vattmeetri meetodi eelisteks on lihtsus ja kõrge tootlikkus, suhteliselt väike mõõtmisviga tööstuslikes katsetes (5–8%) ning testimise lai sagedusvahemik (kuni 10 kHz). Puudusteks on teabe väike hulk ja vea suurenemine magnetiseerimise ümberpööramisel üle 1,2 T induktsioonini, mis on tingitud kõvera kuju kõrvalekaldest sinusoidsest.

Ferromeetriline mõõtmismeetod põhineb perioodiliste mittesinusoidsete suuruste hetkeväärtuste määramisel faasitundlike seadmete abil. Funktsiooni tuletise keskmise väärtuse ja funktsiooni enda hetkväärtuse vaheline seos on siin aluseks inertsiaalseadmete kasutamisele MMM-i dünaamiliste karakteristikute registreerimisel.

Ferromeetrilise mõõtmismeetodi eeliste hulka kuuluvad: madal viga (2 - 5%); võimalus määrata suur hulk magnetilisi omadusi, sealhulgas kadude arvutamine. Selle meetodi puudusteks on proovide piiratud suurus ja sagedusvahemik; mõõtmisprotsessi kestus ja tulemuste töötlemine; seadmete suhteliselt kõrge hind.

Ostsilloskoobi meetodit kasutatakse peamise dünaamilise magnetiseerimiskõvera, sümmeetriliste hüstereesisilmuste perekonna, proovide kadude mõõtmiseks ja visuaalseks jälgimiseks sagedustel 50–500 Hz. Meetodi puudusteks on vajadus mõõtmiste järele ostsilloskoobi ekraanil, mis on seotud objektiivsete ja subjektiivsete lugemisvigade suurenemisega.

MMM-i induktsiooni testimise meetoditest on kõige täpsem potentsiomeetriline, mis põhineb B ja H-ga võrdeliste signaalide mõõtmisel vahelduvvoolu potentsiomeetrite abil. See meetod määrab magnetilise induktsiooni sõltuvuse magnetvälja tugevusest, kompleksse magnetilise läbilaskvuse komponentidest ja kogukadudest. Meetodi eelisteks on kõrge mõõtmistäpsus ja lai mõõdetud väärtuste valik. Puuduste hulka kuuluvad: mõõtmisprotsessi kestus, kasutatud seadmete kõrge hind ja keerukus.

Stroboskoopilise mõõtmismeetodi olemus seisneb selles, et uuritavad perioodiliselt muutuvad suvalise kujuga signaalid korrutatakse nn stroboimpulsiga. Sel juhul toimub korrutamine igal järgneval perioodil aja nihkega teatud intervalli võrra (lugemise samm) võrreldes eelmisega. Tänu sellele on võimalik punkthaaval teostada ja seejärel taasesitada kogu uuritava signaali perioodi näitu. See võimaldab sarnaselt ferromeetrilisele meetodile kasutada kiiresti muutuvate protsesside salvestamiseks inertsiaalseid isesalvestavaid ja digitaalseid printimisseadmeid. Stroboskoopilise mõõtmismeetodi peamine eelis on võimalus saada dokumentaalset teavet FMM-i omaduste kohta viimase magnetiseerimise ümberpööramise protsessis.

Magnetmaterjalide testimise parameetriline meetod on mähise induktiivsuse ja takistuse määramine testitava magnetahelaga sillaahela tasakaalustamise teel. Põhimõtteliselt on see meetod mõeldud nõrkade väljade piirkonna omaduste määramiseks. Selle eelised on: kõrge mõõtmistäpsus, lai testimissagedus. Puuduste hulka kuuluvad: mõõtmistulemuste sõltuvus mõõteahela elementide poolt tekitatud induktiiv- ja mahtuvuslikest häiretest; vea suurenemine madalatel katsesagedustel; testimisprotsessi keerukus ja kestus. MMM-i testimiseks magnetiseerimise ümberpööramise dünaamilises režiimis on ka teisi meetodeid, kuid nendel põhinevate seadmete tehnilised ja tööomadused ei ole masstestimisel tõhusad.

1.1. Täpsusklassi 1,0 voltmeeter mõõtepiiriga 300 V, mille maksimaalne jaotuste arv on 150, taatleti 30, 60, 100, 120 ja 150 jaotuse juures, kusjuures absoluutviga nendes punktides oli 1,8; 0,7; 2,5; 1,2 ja 0,8 V. Tehke kindlaks, kas seade vastab määratud täpsusklassile, ja iga märgi suhtelised vead.

Lahendus. Täpsusklassi 1,0 voltmeetril, mille mõõtepiir on 300 V, on suurim absoluutviga 3 V. Kuna absoluutvea väärtus kõigi kontrollitud märkide korral on alla 3 V, vastab seade täpsusklassile 1,0.

Suhtelised vead:

1.2. Tarbija voolu on vaja mõõta vahemikus 20 - 25 A. Seal on mikroampermeeter, mille mõõtepiir on 200 μA, sisetakistus 300 oomi ja maksimaalne jaotuste arv 100. Määrake šundi takistus, et laiendada mõõtmispiir kuni 30 A ja määrata suhteline mõõtmisviga umbes 85 jaotuse juures, kui instrumendi täpsusklass on 1.0.

Lahendus. Kõigepealt peate määrama šundi koefitsiendi: . Siis . Määrame 85 jaotusele vastava ampermeetri näidu, mille jaoks korrutame jagamise väärtuse 0,3 A / jagamine jaotuste arvuga 85, siis näitab seade I \u003d 25,5 A. Suhteline viga selles punktis DI max \ u003d 0,3A.

1.3. Ampermeeter, voltmeeter ja vattmeeter kuuluvad vahelduvvooluvõrku läbi voolutrafo 100 / 2,5 A ja pingetrafo 600 / 150 V, mis näitasid vastavalt 100, 120 ja 88 jaotust. Seadmete mõõtepiirid on järgmised: ampermeeter - 3 A, voltmeeter - 150 V, vattmeeter - voolutugevusel 2,5 A, pingel 150 V. Kõikidel täpsusklassiga 0,5 seadmetel on maksimaalne jaotuste arv 150. Määrake kogusumma võrgu tarbitav võimsus, selle kogutakistus ja võimsustegur; suurim absoluutne ja suhteline viga impedantsi mõõtmisel, võttes arvesse instrumentide täpsusklassi.

Lahendus. Iga seadme jagamise hinna määrame mõõtmislimiidi suhtena maksimaalse jaotuste arvuga. Ampermeetri jaotusväärtus on 0,02 A / div, voltmeetri puhul - 1 V / div, vattmeetri puhul - 2,5 W / div.

Seejärel instrumendi näidud: I = 0,02 × 100 = 2A; U = 1 × 120 = 120 V; P = 2,5 × 88 = 220 W.

Teisendussuhted K I \u003d I 1nom / I 2nom \u003d 100 / 2,5 \u003d 40; U \u003d U 1nom / U 2nom \u003d 600 / 150 \u003d 4.

Siis võrgu vool, pinge ja aktiivvõimsus:

Võrgu tarbitav koguvõimsus määratakse voolu ja pinge kaudu:

Võimsustegur

.

Võrgutakistus

Ohm.

Kõrgeim väärtus kogu vastupanu

Ohm

kus on absoluutne viga

Suhteline mõõtmisviga

%.

1.4. Ampermeetri ja voltmeetri meetodil mõõdetakse takistust vastavalt joonisel fig. 8.2, a. Ampermeetri ja voltmeetri näidud olid järgmised: U = 4,8V, I = 0,15A. Seadmete täpsusklass on 1,0 ja mõõtmispiirid I pr \u003d 250 mA, U pr \u003d 7,5 V. Määrake mõõdetud takistus, suurimad absoluutsed ja suhtelised mõõtmisvead.

Lahendus. Mõõdetud takistus Ohm. Voltmeetri ja ampermeetri suurim absoluutviga määratud piiride ja täpsusklassiga 1,0 V; A. Mõõdetud takistuse kõrgeim väärtus, võttes arvesse rakendatud seadmete täpsusklassi Ohm. Siis on suhteline mõõtmisviga %.

1.5. Elektrienergia arvesti passiandmed: 220 V, 10 A, 1 kWh - 640 ketta pööret. Määrake arvesti suhteline viga ja parandustegur, kui seda testiti voolu ja pinge nimiväärtustel ja 10 minutit. tegi 236 pööret.

Lahendus. Määrame loenduri nimi- ja tegelikud konstandid:

W×s/pöör.

Loenduri parandustegur .

Suhteline loenduri viga %.

1.6. Voolutrafo TKL-3 sekundaarmähis on ette nähtud ampermeetri sisselülitamiseks mõõtepiiriga 5 A. Instrumentide täpsusklass on 0,5. Määrake nimivool primaarahelas ja ampermeetris, instrumentide mõõtmisvead, kui teisendussuhe on K I \u003d 60, ja primaarahela vool I 1 \u003d 225 A.

1.7. Voltmeeter 100 V skaalaga, 100 jaotust, ühendatud sekundaarmähis pingetrafo NOSK-6-66 (U 1 = 6000 V). Määrake võrgupinge, kui voltmeetri nõel peatub 95. jaotuse juures. Määrake mõõtmisvead esimese täpsusklassi instrumentidega.

Lahendus. Vastavalt pingetrafole määrame teisendussuhte: . Pinge primaarahelas, kui seade loeb. Voltmeetri pinge mõõtmise suhteline viga . Üldine suhteline viga.

1.8. Mõõtevoolutrafo TSHL-20 10000/5 ja voolu mõõtmiseks pingetrafo NTMI-10000/100 kaudu on ühendatud 5 A ampermeeter, 100 V voltmeeter ning 5 A ja 100 V vattmeeter (skaalaga 500 jaotust). , pinge ja võimsus . Määrake primaarahela vool, pinge, aktiivvõimsus ja võimsustegur, kui mõõtetrafode sekundaarahelas on I 2 \u003d 3 A, pinge U 2 \u003d 99,7 V ja vattmeetri näit on 245 jaotust.

Lahendus. Voolutrafo nimitrafo suhe . Nimipinge trafo suhe . Vool trafo primaarmähises. Vooluahela pinge. Ahela aktiivvõimsus. Vooluahela võimsustegur .