Контрольная работа по "Метрологии"

Задача 1

Для измерения сопротивления  косвенным методом использовались два прибора: амперметр и вольтметр  магнитоэлектрической системы.

Определить:

1) Величину сопротивления по показаниям приборов и начертить схему.

2) Величину сопротивления   с учётом схемы включения приборов.

3) Наибольшие возможные (относительную и абсолютную) погрешности результата измерения этого сопротивления.

4) В каких пределах находятся действительные значения измеряемого сопротивления.

Решение:

Для измерения сопротивления косвенным методом (метод двух приборов)- амперметра и вольтметра, применяют две схемы.

1)        Значение сопротивления по показаниям приборов:

2)      Чтобы правильно выбрать схему, необходимо сначала определить относительные методические погрешности и по наибольшей из них выбрать схему включения приборов.

Значение сопротивления с учётом схемы включения приборов:

Определяем относительную методическую погрешность сопротивлений:

Так как погрешность с учётом внутреннего сопротивления амперметра больше, чем с внутренним сопротивлением вольтметра, то соответственно выбираем схему для замеров относительно больших сопротивлений:

3)      Наибольшую возможную методическую погрешность приборов:

амперметра:  I = = = 0,003 А;

вольтметра:   U= = = 0,15 В;

Далее определяем погрешность приборов и сопротивления с учётом температуры:

Задача №2. 

Технический амперметр магнитоэлектрической системы номинальным током Iн, числом номинальных делений αн = 100 имеет оцифрованные  деления от нуля до номинального значения, проставленные на каждой пятой части шкалы (стрелки обесточенных амперметров занимают нулевое положение).

Поверка технического амперметра осуществлялась образцовым амперметром той же системы.

Исходные данные для выполнения задачи:

3

Примечание. Абсолютная погрешность ΔI в табл. 1 указана для каждого оцифрованного деления шкалы после нуля в порядке их возрастания, включая 

    номинальный ток амперметра.

3

1.    Указать условия поверки технических приборов.

2.    Определить поправки измерений.

3.    Построить график поправок.

4.    Определить приведенную погрешность.

5.    Указать, к какому ближайшему стандартному классу точности относится данный прибор.

Если прибор не соответствует установленному классу точности, указать на это особо.

6.    Написать ответы на вопросы:

1) Что называется измерением?

2) Что такое мера и измерительный прибор? Как они подразделяются по назначению?

3) Что такое погрешность? Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешности.

Решение:

I. В основе обеспечения единообразия средств измерений лежит система передачи размера единицы измеряемой величины. Технической формой надзора за единообразием средств измерений является государственная (ведомственная) поверка средств измерений, устанавливающая их метрологическую исправность.
    Поверка - определение метрологическим органом погрешностей средства измерений и установление его пригодности к применению.
    Пригодным к применению в течение определенного межповерочного интервала времени признают те СИ, поверка которых подтверждает их соответствие метрологическим и техническим требованиям к данному СИ.
    Средства измерений подвергают первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной поверкам.
    Первичной поверке подвергаются СИ при выпуске из производства или ремонта, а также СИ, поступающие по импорту.
    Периодической поверке подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения пригодности к применению СИ на период между поверками.
    Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению СИ при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля за состоянием и применением СИ.
    Экспертную поверку выполняют при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам (MX), исправности СИ и пригодности их к применению.
    Достоверная передача размера единиц во всех звеньях метрологической цепи от эталонов или от исходного образцового средства измерений к рабочим средствам измерений производится в определенном порядке, приведенном в поверочных схемах.

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

1)  Температура окружающего воздуха:

   а) (20±2) °С - для классов точности 0,05-0,5;

   б) (20±5) °С - для классов точности 1,0-5,0;

2) Относительная влажность воздуха 30-80%;

3) Атмосферное давление 84-106 кПа.

4) Показания приборов отсчитывают в направлении, перпендикулярном к шкале.

5) Приборы, отградуированные с калиброванными проводами, поверяют совместно с этими проводами. Приборы, отградуированные с соединительными проводами определенного сопротивления, поверяют совместно с эквивалентным сопротивлением, равным сопротивлению этих проводов.

6) Трехфазные приборы поверяют при симметричном напряжении и равномерной нагрузке фаз по ГОСТ 8476.

Примечание. Трехфазные многоэлементные ваттметры допускается поверять в однофазной схеме включения (при последовательно соединенных токовых цепях и параллельно соединенных цепях напряжения), если такое указание имеется в ТД на приборы конкретных типов.

7) Приборы постоянного и переменного тока поверяют следующим образом:

7.1 Приборы, используемые в качестве рабочих, поверяют на постоянном и переменном токе.

7.2 При периодической поверке рабочие электродинамические приборы частотой до 100 Гц допускается поверять только на постоянном токе.

8) Поверку рабочих приборов на переменном токе следует проводить при нормальных значениях частоты. Если не указано нормальное значение частоты или указан диапазон нормальных значений частот, включающий частоту 50 Гц, то поверку проводят на частоте 50 Гц. Если указан диапазон нормальных значений частот, который не включает частоту 50 Гц, то поверку проводят на частоте, рассчитанной по формуле:

                        ,                                        

где fк - конечная частота диапазона нормальных значений частот поверяемого прибора;

fн - начальная частота диапазона нормальных значений частот поверяемого прибора.

Примечание. Если прибор используют при определенных частотах внутри диапазона частот, то при эксплуатации и хранении поверку проводят на этих частотах. При выпуске приборов из производства и после ремонта поверку проводят на одной частоте внутри диапазона нормальных значений частот и на крайних частотах диапазона.

9) Многодиапазонные приборы допускается поверять на всех числовых отметках шкалы лишь на одном диапазоне измерений, на остальных диапазонах достаточно проводить поверку на двух отметках шкалы: на числовой отметке, соответствующей нормирующему значению шкалы, и числовой отметке, на которой получена максимальная погрешность на полностью проверяемом диапазоне измерений.

Приборы с несколькими шкалами или приборы, измеряющие несколько величин, должны быть поверены на каждой шкале и по каждой измеряемой величине отдельно.

Приборы с двусторонней шкалой поверяют на всех числовых отметках левой и правой частей шкалы.

10) Рабочие щитовые приборы допускается поверять без демонтажа со щита или панели с использованием электрокоммутирующих элементов, не влияющих на метрологические характеристики приборов.

11) Если перед началом поверки средства измерений находились в условиях, отличающихся от нормальных условий применения, то поверку следует начинать после выдержки их в нормальных условиях в течение времени, установленного в технической документации на конкретный прибор.

II. Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой измерительного прибора (величина, которая должна быть алгебраически прибавлена к показанию измерительного прибора или к номинальному значению меры, чтобы исключить систематические погрешности и получить значение измеряемой величины или значение меры, более близкое их истинным значениям): А=

III. Построение графика поправок.

IV. Приведённая погрешность - отношение абсолютной погрешности к нормируемому значению, выраженному в процентах:             

где Xn — нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке.

V. Число, обозначающее класс точности (девять классов - 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0), является наибольшей приведенной погрешностью прибора на всех отметках рабочей части его шкалы. Данный прибор относится к классу точности 4.

VI. Ответы на вопросы:

1.         Измерение – информационный процесс получения опытным путем численного соотношения между данной физической величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу измерения.

2.         Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Различают однозначные и многозначные меры. Однозначные меры воспроизводят одно значение физической величины. Многозначные меры воспроизводят ряд значений одной и той же физической величины.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы состоят из ряда соединённых между собой определённым образом измерительных преобразователей.

3.         Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. (Погрешность измерения характеризует точность измерения).

Разница между результатами измерения X' и истинным значением А измеряемой величины называется абсолютной погрешностью измерения.

Относительная погрешность измерений: - отношение абсолютной погрешности к истинной величине. Определяется, как правило, в %.

Приведенная погрешность  измерения: - отношение абсолютной погрешности к некоторому нормированному значению.

Используемая литература:

1.       Э.Г. Атамалян, «Приборы и методы измерения электрических величин», Москва «Высшая школа» 1989г., 384с.

2.       Б.Я Авдеев, Е.М. Антонюк и др., «Основы метрологии и электрические величины», учеб. для  вузов. Ленинград  «Энергоатомиздат», 1987г., 480с.

3.       Л.И. Байда, Н.С. Добротворский и др. « Электрические измерения», учеб. для вузов. Ленинград «Энергия» 1980г., 392с.

4.       МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. Государственная система обеспечения единства измерений. «АМПЕРМЕТРЫ, ВОЛЬТМЕТРЫ, ВАТТМЕТРЫ, ВАРМЕТРЫ». Методика поверки. Утверждён и введён в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 9.12.83 г. № 581