Министерство транспорта РФ

ФГБОУ ВПО Дальневосточный государственный

университет путей сообщения

Н.Г.Осипова

Кафедра «Телекоммуникации»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

«ИЗУЧЕНИЕ МЕГАОММЕТРА»

методические указания

к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Метрология, стандартизация, сертификация»

г. Хабаровск

2012

Лабораторная работа № 1 «Изучение мегаомметра»

Цель работы: получение практического навыка пользования прибором и проведения его поверки.

Приборы: Мегаомметр Е6-17, магазины сопротивлений Р33, Р4002, Р4042, Р4043, калибратор больших сопротивлений и малых токов EKI-6

Содержание работы:

1. изучить назначение, устройство, принцип действия, характеристики и маркировку мегаомметра;

2. произвести измерения электрического сопротивления;

3. произвести поверку прибора

Теоретическая часть

1. НАЗНАЧЕНИЕ

Мегаомметр Е6-17 предназначен для измерения сопротивления постоянному току в лабораторных, заводских и полевых условиях.

Рабочие условия эксплуатации прибора:

• температура окружающего воздуха от минус 30 до +50 ºС;

• относительная влажность до 98 % при температуре 35 ºС;

• атмосферное давление от 61 до 104 кПа (460-780 мм рт.ст.,);

• питание прибора от сети переменного тока напряжением (220 ±22) В частотой (50 ±0,2) Гц и содержанием гармоник до 5 % или напряжением сети (115 +5,7) и (220 +11) В частотой (400 ) Гц и содержанием гармоник до 5 %.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Диапазон измеряемых прибором сопротивлений от 10 Ом до 30000 МОм перекрывается поддиапазонами с конечными значениями 0,1; 0,3; I; 3; 10; 30; 100; 300; 1000 кОм на линейной шкале и с начальными значениями I; 3; 10; 30; 100; 300; 1000; 3000; 10000 МОм на обратно пропорциональной шкале (рис.1).

Предел допускаемой приведенной основной погрешности прибора, выраженный в процентах от конечного значения рабочей части шкалы:

+1,5 % - на поддиапазонах от I до 1000 кОм;

+2,5 % - на поддиапазонах 0,1 и 0,3 кОм.

Предел допускаемой приведенной основной погрешности прибора, выраженный в процентах от длины шкалы (90 мм):

+2,5 % на поддиапазонах от I до 300 МОм;

+4,0 % на поддиапазонах 1000 и 3000 МОм;

+6,0 % на поддиапазоне 10000 МОм.

П ри измерении сопротивления на поддиапазонах с конечными значениями от 0,1 до 1000 кОм напряжение на измеряемом объекте не более 10 В, а на поддиапазонах с начальными значениями от I до 10000 МОм, – (100 ±10) В.

Вариация показаний прибора не превышает 1,5 %.

Предел допускаемого значения дополнительной погрешности прибора, вызванной отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах рабочей области температур, не превышает половины предела допускаемой приведенной основной погрешности на каждые 10 °С изменения температуры.

Электрическая изоляция цепи питания выдерживает испытание напряжением 1,5 кВ частотой 50 Гц в нормальных условиях, сопротивление изоляции указанной цепи – 40 МОм.

Время прогрева прибора 15 мин.

Время установления показаний прибора не превышает 4 с на поддиапазонах до 1000 МОм включительно и 6 с на поддиапазонах 3000 и 10000 МОм.

Прибор сохраняет свои технические характеристики при питании его от сети переменного тока напряжением (220 ±22) В частотой (50 ±0,2) Гц и содержанием гармоник до 5 % или напряжением сети (115 +5,7) и (220 +11) В частотой (400 ) Гц и содержанием гармоник до 5 %.

Мощность, потребляемая прибором от сети, не превышает 15 ВА при номинальном напряжении питания.

Прибор допускает непрерывную работу в рабочих условиях в течение 24 ч при сохранении своих технических характеристик.

Наработка на отказ прибора То не менее 14000 ч.

Гамма-процентный ресурс не менее 20000 ч при = 95 %.

Гамма-процентный срок службы не менее 15 лет для отапливаемых хранилищ при = 95 %.

3. МАРКИРОВКА

Н а передней панели прибора нанесены: товарный знак предприятия-изготовителя, знак Госреестра, номер прибора и год выпуска. Кроме того, на передней и задней панелях нанесены надписи в соответствии с рис. 2 и 3.

4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

В схеме электронного аналогового омметра применяется операционный усилитель (ОУ) с отрицательной обратной связью (ОС) (рис. 4), имеющий большой коэффициент усиления k и большое входное сопротивление. Такой омметр реализует метод преобразования измеряемого сопротивления R_x в пропорциональное в напряжение U_x:

,

где k – коэффициент усиления усилителя без ОС;

b – коэффициент ОС.

.

Т.к. bk >> 1, то показания прибора a пропорциональны U_x.

.

Уравнение шкалы прибора в этом случае:

.

В полученной схеме омметр имеет линейную шкалу и измеряет сопротивления до 1000 кОм (на приборе шкала «к»).

Если поменять местами R_x и R₀, то

Уравнение шкалы прибора будет следующим:

.

В такой схеме шкала прибора неравномерная обратная (со значением показаний слева от ∞) (на приборе шкала «М»). Такую схему применяют для измерения больших сопротивлений, когда R_x > R₀. Применительно к прибору Е6-17 данной схеме соответствуют поддиапазоны с с начальными значениями I; 3; 10; 30; 100; 300; 1000; 3000; 10000 МОм на обратно пропорциональной шкале (рис. 1).

Структурная схема прибора приведена на рис. 5. Принцип действия прибора заключается в преобразовании значения измеряемого сопротивления в постоянный ток, измеряемый стрелочным прибором. Основными составными частями прибора являются:

• масштабный усилитель МУ;

• источник тока ИТ;

• блок образцовых резисторов R₀;

• источник измерительных напряжений U₀;

• блок питания БП;

• стрелочный измерительный прибор Р.

П ри измерении значения сопротивлений в диапазоне 0–1000 кОм измеряемый резистор включается в цепь обратной связи МУ и ток от U₀ поступает через Rо на вход МУ, который формирует на выходе напряжение, прямо пропорциональное измеряемому сопротивлению. Это напряжение подается на вход ИТ, преобразующего входное напряжение в ток, также прямо пропорциональный измеряемому сопротивлению. Выходной ток ИТ измеряется стрелочным прибором Р, результат измерения отсчитывается по нижним двум шкалам.

При измерении значения сопротивлений свыше I МОм ток от U_Q поступает ка вход МУ через измеряемый резистор, a Ro включается в цепь обратной связи МУ. При таком включении выходное напряжение МУ обратно пропорционально измеряемому сопротивлению. Выходной ток ИТ также обратно пропорционален измеряемому сопротивлению. Результат измерения отсчитывается по верхним двум шкалам.

Блок питания формирует напряжения 15 и минус 15 В для питания МУ и ИТ и минус 10 В для питания обмоток реле.

5. Меры безопасности

По степени защиты от поражения электрическим током прибор относится к классу защиты 01 ГОСТ 12.2.007.0-75.

Корпус прибора необходимо заземлить. Провод защитного заземления подключить до присоединения прибора к сети сетевой вилкой, отключается провод защитного заземления после отсоединения сетевой вилки.

Нельзя измерять сопротивление элементов, находящихся под напряжением.

Нельзя касаться элементов, подключенных к клемме «–I00V», так как на этой клемме при нажатии на кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ» появляется напряжение 100 В.

ВНИМАНИЕ!

В прибор вмонтирован электрохимический счетчик времени (ресурсомер). типа ЭСБ-2,5-27, предназначение для определения суммарного времени наработки прибора при его настройке, испытаниях и эксплуатации.

Счетчик снабжен капиллярным микрокулометром, наполненным двумя столбиками ртути, разделенных зазором с электролитом.

Зазор перемещается в правую сторону при включении прибора и, тем самым» отсчитывает проработанное время по шкале, расположенной под микрокулометром.

Отсчет наработанного времени производится по делению шкалы, против которого находится мениск (торец) левого столбика ртути.

При выпуске прибора заводом-изготовителем, а также по истечении каждого месяца эксплуатации показания счетчика должны вписываться в таблицу раздела «Учет работы» формуляра.

Изменение направления отсчета (реверсирование) возможно изменением полярности питания счетчика, при этом реверсирование должно проводиться при достижении зазором не более 90-95 % от всей шкалы. Отсчет в этом случае ведется в обратном порядке.

6. ПОРЯДОК РАБОТЫ

1. Перед включением прибора необходимо проверить положение переключателя напряжения сети на задней панели и наличие плавких вставок.

Для удобства наблюдения за показаниями прибор можно устанавливать под углом к вертикальной плоскости при помощи откидывающейся скобы.

Продолжительность времени установления рабочего режима 15 мин.

2. Установить переключатель поддиапазонов в положение, соответствующее предполагаемому значению измеряемого сопротивления.

3. Установить электрический нуль прибора ручкой «►0◄». Если при нажатии на кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ» до подключения измеряемого объекта наблюдается уход электрического нуля прибора, то необходимо установить электрический нуль прибора ручкой «►0◄» при нажатой кнопке «ИЗМЕРЕНИЕ» до подключения объекта измерения. При этом кабель должен быть подключен к измеряемому объекту и к клемме «–I00V» прибора, а коаксиальный штекер кабеля отключен от коаксиального гнезда прибора.

4. Подключить измеряемый объект к прибору согласно рис. 6 в зависимости от поддгапазона измерения. Штекер «Э» должен быть заземлен независимо от того, имеет ли измеряемый объект экран или нет. При измерении сопротивления объекта, один вывод которого заземлен, подключение к объекту провести согласно рис. 6,в, при этом штекер «Э» должен быть свободным, если объект не имеет экрана или соединен с изолированным от земли экраном. Подключение кабеля к прибору произвести в зависимости от выбранного поддиапазона согласно рио. 6,а или 6,б.

5. Нажать на кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ» и определить значение сопротивления измеряемого объекта. В зависимости от выбранного поддиапазона измерения отсчет производится по соответствующей шкале стрелочного и змерительного прибора.

7. ПОВЕРКА ПРИБОРА

Поверка мегаомметра должна производиться в соответствии с ГОСТ 8.409-81. Периодичность поверки в процессе эксплуатации и хранения устанавливается предприятием, использующим прибор с учетом условий и интенсивности его эксплуатации, но не реже одного раза в два года.

При проведении поверки должны производиться операции и применяться средства поверки, указанные в табл. 1. Основные технические характеристики образцовых средств поверки приведены в табл. 1. Вместо указанных в табл. 1 средств поверки разрешается применять другие аналогичные меры, обеспечивающие измерение параметров с требуемой точностью. Образцовые средства поверки должны быть поверены в установленном порядке.

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• температура окружающего воздуха от 15 до 25 °С;

• относительная влажность окружающего воздуха от 30 до 80 %;

• атмосферное давление от 84 до 106 кПа (630-795 мм рт.ст.);

• напряжение питающей сети (220 ± 4,4) В;

• частота питающей сети (50 ±0,2) Гц.

Перед проведением поверки необходимо корпус прибора заземлить, включить поверяемый прибор для прогрева на 15 мин, установить корректором механического нуля стрелочный указатель на нулевую отметку.

Стадии проведения поверки: