ЭлТехн-МетУказV1_00

Таблица 1.7 – Результаты решения задачи по последнему пункту задания

Примечание: Если в строке записывать результат окажется удобнее в единицах измерения разной кратности, единицы измерения нужно проставлять для каждого значения в таблице. В противном случае лишние колонки можно удалить

Вопросы для самопроверки по лекционному материалу

1.Что такое прямые, косвенные и совокупные измерения?

2.Что такое порог чувствительности средства измерения?

3.Общая классификация погрешностей приборов.

4.Что такое доверительный интервал и доверительная вероятность?

5.Как принято записывать результат измерения и как отображать его на графике?

6.Чем интервальная оценка отличается от точечной?

7.Что такое основная погрешность?

8.Что такое дополнительная погрешность?

9.Что такое систематическая погрешность?

10.Чем грубая погрешность отличается от промаха?

11.Что такое случайная погрешность?

12.В чем заключается различие между стационарными и нестационарными случайными погрешностями?

13.Что такое методическая погрешность или погрешность метода?

14.Какие единицы кратности используются для обозначения единиц, превышающих основную не более чем в 109 раз?

15.Какие единицы кратности используются для обозначения единиц, значение которых меньше основной не более чем в 10-12 раз?

16.Что такое электрические измерения?

17.Схемы включения приборов в электрическую цепь при измерении тока, напряжения и мощности.

21

18.Как правила подключения измерительных приборов следует соблюдать при необходимости одновременного измерения в цепи тока и напряжения?

19.Как влияет входное сопротивление прибора на погрешность измерения тока и напряжения? Способы уменьшения погрешностей измерения, обусловленных влиянием измерительного прибора на исследуемую цепь.

20.Каким требованиям должен удовлетворять прибор для измерения напряжения?

21.Каким требованиям должен удовлетворять прибор для измерения тока?

22.В чем измеряются Вольты (через основные единицы СИ)?

23.В чем измеряются Амперы (через основные единицы СИ)?

24.В чем измеряются Омы (через основные единицы СИ)?

25.В чем измеряются Генри (через основные единицы СИ)?

26.Что такое проводимость, удельная проводимость, чем она отличается от электропроводности и в чем измеряется?

27.От чего и как зависит сопротивление металлического проводника электрического тока?

28.Как зависит сопротивление металлического проводника от температуры?

Вопросы для самопроверки по лабораторной работе

1.Какие параметры электрических цепей измеряют применяемые в лабораторной работе приборы МS8215, М1015B, М300, OS 5030?

2.Какую погрешность измерения имеют перечисленные в предыдущем вопросе приборы?

3.Какая погрешность преобладает в цифровых приборах: случайная или систематическая?

4.Какая погрешность преобладает в аналоговых приборах: случайная или систематическая?

5.Можно ли о классе прибора косвенно судить по минимальной цене деления?

6.Какова максимально возможная и минимально возможная цена одного маленького деления у осциллографа OS-5030?

7.Какой минимально возможный размах напряжения можно зарегистрировать осциллографом OS-5030? Какова примерно будет при этом погрешность измерения?

8.Какова величина порога чувствительности по времени и по напряжению у осциллографа OS-5030?

22

9.До какой частоты нормированы характеристики осциллографа OS5030 и какую максимально высокую частоту можно на нем наблюдать?

10.Для чего предназначена и как функционирует система тестирования в осциллографе ОS-5030С?

11.Имеет ли осциллограф ОS-5030 функцию электронной лупы?

12.Какие существуют режимы работы для каналов вертикального отклонения у осциллографа ОS-5030С?

13.Можно ли на осциллографе ОS-5030 наблюдать разностный сигнал и как это сделать?

14.Как на осциллографе ОS-5030 можно получить сумму двух сигналов?

15.Что можно использовать в качестве источника синхронизирующего сигнала в осциллографе ОS-5030?

16.Что такое синхронизация и что такое вход синхронизации?

17.В чем заключается разница между режимами развертки луча ALT и СНОР?

18.Какие режимы синхронизации существуют в осциллографе OS5030 и чем они отличаются между собой?

19.Как измерить ток приборами MS8215, М1015B и М300?

20.Как измерить напряжение приборами MS8215, М1015B, М300, OS 5030?

21.Как измерить сопротивление приборами MS8215, М1015B, М300?

22.По какой причине относительные отклонения значений сопротивлений от среднего (номинального) значения для разных наборов резисторов дали в работе существенно разные результаты?

23.Возможно ли измерение сопротивлений отдельных элементов, установленных в электрических цепях в случае отсутствия (присутствия) в них источников тока (напряжения)? Если возможно, объяснить, как это нужно сделать.

24.Какие правила необходимо соблюдать для обеспечения безопасности проведения измерений?

25.Какие правила необходимо соблюдать для уменьшения погрешности измерения и выявления возможных ошибок?

26.Какие правила необходимо соблюдать, чтобы исключить возможность повреждения прибора в процессе проведения измерений?

27.Какие правила необходимо соблюдать, чтобы исключить возможность повреждения прибора в процессе его хранения и технического обслуживания?

23

28.Какие из правил работы с прибором соблюдать не обязательно, если напряжения в исследуемой электрической цепи не превышают опасные для жизни?

29.Какие напряжения в электрической цепи опасны для жизни?

30.Зависит ли величина опасного для жизни напряжения от характера действующего в цепи напряжения и от свойств источника электроэнергии?

31.Зависят ли правила эксплуатации электроизмерительного прибора от величины измеряемого тока?

32.Какие правила нужно соблюдать при наличии в цепи конденсаторов, а также при измерении их емкости?

33.Что опаснее для прибора при неумелом обращении с ним: измерение токов или напряжений?

34.В чем состоит суть процедуры прозвона электрических цепей?

35.Почему нельзя работать с прибором, источник питания которого разряжен, даже в случае, если индикатор прибора продолжает работать?

Варианты заданий к лабораторной работе № 1 Таблица 1.8 – Параметры источников тока и напряжения, средств

измерения и номинальные значения наборов резисторов

Примечание. В таблице использованы следующие обозначения столбцов: Еи – э.д.с. источника напряжения; Iи – сила источника тока,

24

Rг – внутреннее сопротивление источников (одинаково для источника напряжения и источника тока); Rд – добавочное сопротивление вольтметра; Rш – сопротивление шунта амперметра; Ri1 и Ri2– номинальные значения для двух наборов резисторов, полученных во время выполнения работы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Цель работы

1.Изучить возможности программного обеспечения для моделирования электрических схем: пакет MultiSIM.

2.Получить навыки практической работы по составлению простейших электрических схем в среде моделирующих SPICE - программ.

3.Научиться моделировать в среде программных пакетов моделирования электрических и электронных схем работу таких схем на примере оценки погрешности измерений токов и напряжений и параметров источников электрической энергии измерительными

приборами.

Примечание: Вместо указанного пакета MultiSIM 8 можно применять пакеты MultiSIM версии не ниже 8.0.24, либо другие пакеты, позволяющие применять SPICE – модели. Использование же прототи-

па программы MultiSIM - пакета Electronic Work Bench (EWB) - неже-

лательно в силу его существенно ограниченных возможностей. Не стоит использовать и пакет MicroCap как имеющий интерфейс, не позволяющий реализовать работу с виртуальными приборами.

Теоретические сведения

Краткое представление о SPICE – моделях и описание интерфейса пакета MultiSIM в минимальном объеме приведено в приложениях В- Г. Более же полные варианты описаний имеются в электронном виде, однако все они представлены на английском языке. В остальном же теоретические сведения, необходимые для выполнения данной работы, касаются методов расчета погрешностей измерения и не выходят за пределы сведений, использованных при выполнении предыдущей работы. Дополнительно в данной работе надо изучить понятие вольтамперной характеристики и ее вид для идеальных и реальных источников напряжения и тока.

25

Используемые элементы, приборы и принадлежности

1.Персональный компьютер с установленной на нем программой

MultiSIM версии 8.0.24 или выше.

2.Файлы моделей простейших схем для исследования погрешностей измерения токов и напряжений в разветвленных цепях.

3.Файлы моделей схем источников напряжения и тока, используемых для исследования.

Задание

1.Разобраться с назначением основных панелей инструментов и пунктов системного меню программы моделирования и научиться собирать с ее применением простейшие схемы.

2.По своим данным собрать обе схемы из предыдущей работы и проверить правильность выполненного расчета. Занести результаты моделирования и расчета в таблицу 2.1. Важно отметить, что в данном случае ищется не отклонение напряжений и токов от истинных значений на источниках питания, как это делалось в первой работе, а отклонение напряжений и токов, отображаемых на схеме модели от значений, полученных расчетным путем в работе

1.

3.Собрать схемы измерения, позволяющие моделировать погреш-

Рисунок 2.1 – Схемы для моделирования погрешностей измерения токов и напряжений в сложных электрических цепях с источником тока (а) и источником напряжения (б)

ность измерения токов и напряжений в сложных цепях (рисунок 2.1). В этой схеме в качестве резисторов R1 сначала используются элементы с большим значением сопротивления, а в качестве R2 – с малым. Затем это соотношение заменяется на противоположное. Для каждой из этих схем, изменяя положения переключателя S1, можно менять место подключения вольтметра к измеряемой цепи: до или после амперметра. Меняя место подключения вольтметра

26

(переключателями) и соотношение номиналов элементов (путем изменяя их свойств), оценить возникающие погрешности и занести результаты моделирования в таблицу 2.2. Понять причину получения таких результатов и сделать соответствующие выводы. Значения параметров схемы взять в соответствии с индивидуальным заданием из таблицы 2.5.

4.Собрать схему, приведенную на рисунке 2.2, представляющую собой два синхронно работающих генератора напряжения. Значения параметров вырабатываемых генераторами напряжений задаются индивидуально в соответствии с индивидуальным заданием, взятым из таблицы 2.6.

5.Включить симулятор и зарисовать на экране виртуального осциллографа форму вырабатываемых источниками напряжения.

6.Переключить виртуальный осциллограф в режим развертки от внешнего источника сигнала: сначала A/B, а затем B/A и зарисовать полученные осциллограммы.

7.Получить аналогичные осциллограммы путем графического по-

Е1 Е2

X Y

Рисунок 2.2 – Схема для наблюдения фигур Лиссажу на экране виртуального осциллографа

строения для любого наблюдаемого на модели случая (A/B или

B/A).

8.Загрузить файлы с моделью источника тока, схема которого и параметры регулировочных элементов выбрать для своего задания из таблицы 2.7. К таким параметрам относятся: положение переключателя S1, определяющее максимально возможное значение протекающего через нагрузку тока; значение положения движка потенциометра Rout, задающего величину выходного тока. Управляются данные параметры клавишами А и В соответственно. Один из возможных вариантов реализации схемы такого источника приведен на рисунке 2.3.

27

9.Изменяя положение движка Rload (управляется клавишей C) снять для этой модели зависимость тока от напряжения (ВАХ), выделив

Рисунок 2.3 – Пример модели управляемого источника тока

на ней характерные участки. В некоторых вариантах для этого может потребоваться подобрать значения номиналов резисторов нагрузки Rload. При необходимости нужно подобрать величину Rload и шаг изменения положения его ползунка так, чтобы обеспечить снятие всех характерных точек ВАХ. Результаты исследования занести в таблицу 2.3.

10.Повторить предыдущий пункт для случая модели источника напряжения. Один из возможных вариантов схемной реализации такой модели приведен на рисунке 2.4. Только, в отличие от предыдущего случая, в данной модели для обеспечения плавной регулировки нагрузки при больших значениях тока предусмотрено два потенциометра Rload1 и Rload2, управляемых клавишами C и D. Результаты исследования занести в таблицу 2.4.

Указания к выполнению работы

Первой особенностью данной работы является то, что среда MultiSIM имеет некоторые не очевидные свойства, не зная которых, можно потерять очень много времени на начальной стадии освоения программы. Поэтому перед выполнением работы необходимо предварительно ознакомиться с этими свойствами, приведенными в приложении Г.

Вторая особенность данной работы состоит в том, что в ней необходимо экспериментально снять вид функциональной зависимости, а именно вид ВАХ.

28

менив величину нагрузки от минимального до максимального значения.

3.Меняя значения аргумента, убедиться, что функция содержит все характерные точки. Применительно к данному случаю нужно убедиться, что для источников тока величина сопротивления нагрузки достаточно велика, чтобы выйти на участок, где выходное напряжение источника достигает максимального значения и перестает возрастать. Для источников же напряжения тоже величина сопротивления нагрузки должна быть достаточно большой, чтобы выйти на участок, на котором изменение нагрузки почти не вызывает изменения напряжения, не наблюдается. Однако, для источников напряжения, в отличие от источников тока, критический режим наступает, наоборот, при малой величине сопротивления нагрузки.

4.Убедиться, что используемые в эксперименте элементы регулировки позволяют достаточно точно локализовать все характерные точки. Для данной работы такими точками являются точки ВАХ, в которых нарушается нормальная работа источников, когда при изменении нагрузки источник тока перестает поддерживать ток, а источник э.д.с. – напряжение на должном уровне. В противном случае, нужно либо изменить шаг регулировки, либо, как это сделано в схеме регулируемого источника напряжения, предлагаемого для исследования в данной работе, использовать для регулировки два элемента. Один из них может использоваться для грубой, другой – для точной настройки. Либо, как это сделано в схеме, резистор с большим сопротивлением предназначен для исследования ВАХ в области малых токов, а резистор с малым сопротивлением, наоборот, в области больших токов.

5.После того, как выделены все характерные участки и границы диапазонов, можно приступать к снятию экспериментальных данных. Практика показывает, что редко для каких зависимости требуется записывать более 5-10 точек. Главный принцип – их значе-

ния надо выбирать там, где функция содержит характерную точку, а также на границах диапазона регулирования.

Остальные указания касаются моментов, о которых не следует забывать при работе в среде MultiSIM

1.Не забывайте, что условные обозначения, используемые в программе и обозначения, используемы в РФ, отличаются. При этом некоторые из них весьма существенно. Поэтому старайтесь избегать ошибок их неверной идентификации. В первую очередь это касается обозначения источников напряжения и тока. Так, как в

30