Практика, лабараторные работы. Преподователь Варшавский Ильяс Евгеньевич / Лабараторная работа №3, первая / Лабараторная работа №3, первая. Цифровые измерительные приборы

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Кафедра информационно-измерительных систем и технологий (ИИСТ)

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 3

Цифровые измерительные приборы.

Выполнил : Попов Алексей Павлович

Группа № 9802

Преподаватель: Варшавский Ильяс Евгеньевич

Санкт-Петербург, 2021

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Цифровые измерительные приборы.

Работа № 3. Цифровые измерительные приборы.

Цель работы: изучение методов экспериментального определения метрологических характеристик цифровых приборов, а также их применения для измерения физических величин и оценка погрешностей результатов измерений

Схема установки.

В лабораторной работе используется цифровой мультиметр GDM-8135 (исследуемый прибор), магазин сопротивлений.

Основные расчетные формулы

1. Формула для расчета кванта q:

q=x­_max/N_max, где

x_max – предел измерений, N_max – максимальное число уровней квантования.

Для ЦИП GDN-8135 q=x_max­/(2 * 10ⁿ), где n - число разрядов отсчетного устройства.

2. Формула для расчета Абсолютной инструментальной погрешности Δx_иN:

Δx_иN = x_п – 0,5q – x_N, где

x_N­ – значение входной величины, при котором происходит смена показания x_п ЦИП (показания меняются на единицу младшего разряда)

ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ

Лабораторная работа №3

Исследование характеристик варисторов и фоторезисторов.

Таблица 1. Статистическая характеристика преобразования ЦИП

№	Rn кОм	R кОм	№	Rn кОм	R кОм
1	0,001	0,0000	6	0,006	0,0050
2	0,002	0,0010	7	0,007	0,0060
3	0,003	0,0020	8	0,008	0,0070
4	0,004	0,0030	9	0,009	0,0080
5	0,005	0,0040	10	0,010	0,0090

Таблица 2. Абсолютная инструментальная погрешность.

№	RnN кОм	RN кОм	ΔRnN кОм
1	0,202	0,201	-0,049
2	0,402	0,401	-0,049
3	0,602	0,601	-0,049
4	0,802	0,801	-0,049
5	1,002	1,001	-0,049
6	1,207	1,201	-0,044
7	1,406	1,401	-0,045
8	1,606	1,601	-0,045
9	1,806	1,801	-0,045

Таблица 3. Измерение резисторов

Экспериментальным макет: n = 4, диапазон измерений – 2000 Ом.

В соответствии с инструкцией к мультиметру абсолютная погрешность измерения – 0,002*R_изм – 1 единица младшего разряда для диапазонов от 200 Ом до 2000 кОм, где R_изм – показания измеренного сопротивления.

Выполнил Попов А.П.

Факультет электроники

Группа № 9802

“____” __________ _____

Преподаватель: ______________

Обработка результатов эксперимента

1. Статическая характеристика преобразования ЦИП

Единица младшего разряда мультиметра – 1 Ом. Единица младшего разряда магазина сопротивлений – 0,1 Ом. 1 >> 0,1.

Расчет значения кванта

q=x_max­/(2 * 10ⁿ) = 2000/(2*10⁴) = 0,1 Ом.

График 1. Статистическая характеристика преобразования ЦИП

График 2. Абсолютная основная погрешность ЦИП

Абсолютная инструментальная погрешность.

Расчет абсолютной инструментальной погрешности

Δx_иN = x_п – 0,5q – x_N = 0,202-0,5*0,1-0,201 = -0,049 ≈ -0,05

Вычисления для других измерений аналогичны этому. Результаты занесены в таблицу 2.

Аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности.

График 3. Определение аддитивной и мультипликативной составляющей погрешности

В соответствии с теоретическими выкладками, мультипликативная погрешность проявляет себя ближе к верхней границе диапазона, тогда

Аддитивная составляющая – -0,049 кОм

Обозначим линию тренда по линейной функции, тогда

Мультипликативная составляющая – tg(ΔR_N/R) = tg(5/16,8)=0,0051… ≈0,0051.

Измерение сопротивлений резистора.

Расчет абсолютной погрешности измерения по формулам лабораторного стенда:

ΔR=0,002*R_изм+(единица младшего разряда) =0,002*118+0,1=0,336≈0,34 Ом.

Вычисления для других пределов аналогичны. Результаты вычислений занесены в таблицу 3.

Вывод

В ходе эксперимента определены метрологические характеристики цифрового мультиметра в режиме омметра. Статистическая характеристика преобразования сдвинута относительно идеально влево, что показывает наличие сильного сопротивления прибора или его проводов, так как сопротивление присутствовало до подключения магазина сопротивлений. Однако абсолютная погрешность одинакова в начале диапазона, что говорит о точности прибора. Аддитивная составляющая погрешности меняется слабо. Мультипликативная – находится под острым углом. Все эти факты идут в пользу точности прибора. По результатам измерений резисторов можно заключить, что большую точность измерений можно получить у верхней границы диапазона, что соответствует теоретическим выкладкам о абсолютной погрешности прибора.1