Лаба МСиС 3

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

ООП: Электроэнергетика и электротехника

Профиль: Электроэнергетические системы и сети

Отчет по лабораторной работе №3

«Исследование методов измерения напряжения и силы постоянного тока»

по дисциплине:

Метрология, стандартизация и сертификация

Вариант – 10

Выполнил: :
студент группы 5А21	Кулешов К.Д. _______	_________
		дата
Проверил:
доцент, к.т.н.	Озерова И. П. _______

Томск – 2024

Цель работы заключается в изучении различных видов измерений, а также в практическом освоении прямых и косвенных методов измерения электрических величин (постоянного тока и напряжения).

Задачами лабораторной работы являются:

• изучение различных видов измерений;

• измерение величины постоянного тока прямым и косвенным методами;

• измерение величины напряжения постоянного тока прямым и косвенным методами.

Классификация измерений

Измерение – это процесс экспериментального определения значения физической величины с использованием специальных технических средств. Основными характеристиками измерений являются: принцип и метод измерения, а также достоверность и точность измерений.

Принципом измерения называют физическое явление или совокупность явлений, на которых основано измерение. Например, измерение температуры на основе термоэлектрического эффекта.

Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой физической величины.

Качество измерения характеризует близость результатов измерения к истинным значениям измеряемой физической величины.

Достоверность измерения определяет степень доверия к результатам измерения физической величины. К категории достоверных относятся те измерения, для которых известны вероятностные характеристики погрешностей.

Принято различать несколько видов измерений. Их классификация осуществляется на основе характера зависимости измеряемой величины от времени, условий, определяющих точность результата измерений, и способов выражения этих результатов.

Классификация видов измерений приведена на рис. 1.4.

Равноточные измерения – ряд измерений физической величины, выполненных средствами измерений с одинаковой точностью при одинаковых условиях измерения.

Неравноточными измерениями называют ряд измерений физической величины, выполненных при различных условиях и (или) различными по точности средствами измерений.

Рис. 1.4. Виды измерений

Если измерение выполнено один раз, оно называется однократным. При повторении измерений физической величины одного и того же размера некоторое число раз, такую совокупность измерений называют многократными измерениями.

Измерения физической величины, значение которой не изменяется с течением времени, называются статическими. Если значение физической величины изменяется, то измерения ее называются динамическими.

Измерения, при которых значение физической величины определяется непосредственно, называются прямыми. Если значение физической величины определяется по результатам прямых измерений другой физической величины, которая функционально связана с измеряемой, такой метод измерения называется косвенным.

Совокупные измерения – измерения нескольких физических величин, производимые одновременно. Искомые значения физической величины находят путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях. Например, калибровка набора гирь по одной эталонной гире, проводимая путем измерений различных сочетаний гирь этого набора, и решения полученных уравнений. Совместные измерения – измерения двух или нескольких не одноименных величин, производимые для определения зависимости между ними.

Cхема экспериментальной цепи

Рис 0. Схема экспериментальной цепи

Обработка экспериментальных данных

Угол поворота P2 +U0	Прямое измерение U, В	Прямое измерение I, мА	Косвенное измерение Uk, В	Абсолютная погрешность, В
0	0,1	0	0	0,1
60	12	12	12	0
120	14	14,1	14,1	0,1
180	16,8	16,9	16,9	0,1

Табл. 1

Определим значение косвенного измерения напряжения исходя из данных табл. 1 с помощью закона Ома U_k= I*R полученные значения занесем в табл. 1, где R=1кОм

Теперь рассчитаем абсолютную погрешность измерений

Графически отобразим результаты

Рис 1. График зависимости прямых и косвенных измерений от угла поворота регулятора P2

Рис. 2. Графическое отображение абсолютной погрешности измерений

Угол поворота P2 +U0	Прямое измерение U, В	Прямое измерение I, мА	Косвенное измерение Ik, В	Абсолютная погрешность, В
0	0,19	0,2	0,19	0,01
60	12,2	12,3	12,2	0,1
120	14,04	14,1	14,04	0,06
180	16,04	16,2	16,04	0,16

Определим значение косвенного измерения тока исходя из данных табл. 2 с помощью закона Ома I_k= U/R полученные значения занесем в табл. 2, где R=1кОм

Теперь рассчитаем абсолютную погрешность измерений

Графически отобразим результаты

Рис 3. График зависимости прямых и косвенных измерений от угла поворота регулятора P2

Рис. 4. Графическое отображение абсолютной погрешности измерений

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры прямых, косвенных, совокупных и совместных измерений.

Прямое измерение – измерение длины линейкой.

Косвенное измерение – измерение сопротивления по известным току и напряжению с помощью закона Ома.

Совокупное измерение – измерение взаимной индуктивности катушек путём двукратного измерения их общей индуктивности.

Совместное измерение – определение зависимости сопротивления проводника от температуры.

2. Какие измерения (косвенные/прямые) вы считаете более точными и почему?

Прямые измерения более точны, потому что при косвенных измерениях обычно измеряются несколько величин и используются формулы связи между искомой величиной и измеренными величинами, что увеличивает общую погрешность эксперимента.

3. Каким образом можно косвенно измерить мощность электрического тока?

Чтобы косвенно измерить мощность электрического тока, необходимо найти силу тока и напряжение, и воспользоваться формулой для мощности

P=U*I

Вывод: Выполнив данную лабораторную работу можно сделать вывод о том, что прямые измерения являются более точными чем косвенные. Измерительные приборы имеют определенные погрешности, однако и сопротивление в цепи равно 1кОм только с определенной точностью, необходимо также учитывать то, что провода и сам измерительный прибор тоже имеют некоторое сопротивление.

Список литературы

1. Метрология, стандартизация и сертификация, Ч. 1; учебно-методическое пособие к выполнению практических и лабораторных работ / Ю.К.Атрошенко, Е.В. Кравченко; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета. 2014. – 87 с.

Приложение