МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

ВИМІРЮВАННЯ ПОСТІЙНОЇ НАПРУГИ

ДИФЕРЕНЦІЙНИМ МЕТОДОМ

Інструкція до лабораторної роботи №1

з дисципліни "Метрологія ”

для студентів базового рівня підготовки

6.051002 “Метрологія, стандартизація та сертифікація”

Затверджено

на засіданні кафедри "Метрологія, стандартизація та сертифікація"

протокол № 1 від 23 серпня 2012 р.

Львів 2012

Вимірюваня постійної напруги диференційним методом. Інструкція до лабораторної роботи №1 з дисципліни "Метрологія ” для студентів базового рівня підготовки 6.051002 “Метрологія, стандартизація та сертифікація”

Укладачі к.т.н., доц. каф. МСС. Рак В. С., д.т.н., проф. Походило Є. В., к.т.н., доц. Гоц Н. Є.- Львів. Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2012. - 7 с.

.

Укладачі: к.т.н., доц. каф. МСС. Рак В. С.,

д.т.н., проф. Походило Є. В.,

к.т.н., доц. Гоц Н. Є.

Відповідальний за випуск д.т.н., проф. Столярчук П.Г.,

Рецензент д.т.н., проф. Яцук В. О.

1 Мета роботи.

1.1. Вивчити особливості диференційного методу вимірювання на прикладі вимірювання постійної напруги.методи мiнiмiзацiї логiчних функцiй.

1.2. Ознайомити студентів з особливостями аналогових засобів вимірювальної техніки та правилами її використання.

1.3. Використовуючи певні засоби вимірювальної техніки (ЗВТ) визначити джерела похибок методу та встановити їх абсолютне та відносне значення.

2. Порядок виконання роботи.

2.1. Ознайомитись з роботою вимірювальної схеми для диференційного методу вимірювання постійної напруги.

2.2. Скласти цю схему та виконати вимірювання диференційним методом.

2.3. Визначити похибки та зробити висновки про переваги та недоліки методу.

3. Теоретичнi вiдомостi.

3.1. Методи вимірювання. Метод вимірювання – сукупність способів використання засобів вимірювальної техніки та принципу вимірювань для створення вимірювальної інформації. Конкретні методи вимірювань визначаються видом вимірюваних величин, їх розмірами, необхідною точністю вимірювання, швидкодією процесу вимірювання, умовами, при яких проводяться вимірювання та іншими ознаками.

Кожну фізичну величину можна вимірювати декількома методами. Вони можуть відрізнятися один від одного особливостями як технічного, так і методичного характеру.

Найбільш просто реалізується метод безпосередньої оцінки. Суть методу полягає у визначенні розміру величини безпосередньо по відліковому пристрою вимірювального приладу прямої дії, який проградуйований в одиницях вимірюваної фізичної величини.

Вимірювання з допомогою такого методу проводяться дуже швидко і просто, і не вимагають високої кваліфікації оператора, однак точність вимірювань невисока.

Найбільш багаточисельною групою засобів вимірювань, якими реалізується метод безпосередньої оцінки, є показуючі прилади (стрілкові). До них відносяться манометри, барометри, амперметри, вольтметри, ватметри, фазометри, рідинні термометри тощо.

Для проведення найбільш точних вимірювань перевага віддається методу порівняння з мірою. За таким методом вимірювана величина порівнюється з величиною, яка відтворена мірою. Міра безпосередньо присутня в процесі вимірювання, що забезпечує вищу порівняно з попереднім методом точність.

Результат вимірювання або вираховують як суму значень використаної для порівняння міри і показів вимірювального приладу, або приймають рівним значенню міри. Порівняння з мірою може бути одночасним в часі з процесом вимірювання.

Метод порівняння має такі модифікації:

• диференційний (різницевий);

• нульовий метод;

• метод заміщення.

Диференційний метод – метод вимірювання, за яким невелика різниця між вимірюваною величиною та вихідною величиною одноканальної міри вимірюється відповідним засобом вимірювання. Його ще називають різницевий, оскільки вимірюється різниця двох фізичних величин. Метод дає можливість отримати результати досить точно навіть при застосуванні відносно грубих засобів для вимірювання такої різниці. Однак, при цьому повинна виконуватися умова відтворення з високою точністю відомої величини, значення якої близьке до значення вимірюваної. Це в багатьох випадках виявляється легшим завданням, ніж виготовити засіб вимірювання високої точності. Такий метод може бути використаний, звичайно, тільки в тих випадках, коли просто і точно реалізується операція віднімання величин (довжина, переміщення, електрична напруга, е.р.с.). В області лінійних і кутових вимірювань різницевий метод довжини отримав назву “відносний метод”. Диференційний метод покладено в основу побудови диференційних вольтметрів та незрівноважених мостів. Забезпечує він високу точність, малу роздільчу здатність і мале споживання від досліджуваного об`єкту. Пристрій, який реалізує диференційний метод, являє собою неповністю зрівноважену компенсаційну схему.

3.2. Аналогові засоби вимірювальної техніки та їх похибки. Похибки ЗВТ оцінюють за їх класом точності. Числове значення класу точності відображає границі їх зведеної похибки, яку визначають через відношення абсолютної похибки Δ до певного встановленого, так званого нормувального значення X_N, за яке найчастіше використовують границю вимірювання даного діапазону або шкали.

Для аналогових стрілкові приладів зі шкалою клас точності відображають одним числом γ, яке встановлює границі допустимої зведеної похибки

, (3.1)

де Δ_гр – гранична абсолютної похибки. При відомих: виміряному значенні Х_в, класі точності Кл.т. та границі вимірювання X_N гранична абсолютна похибка буде дорівнювати

, (3.2)

а відносна

(3.2)

У (3.2) немає змінної Х_в. З цього можна зробити висновок, що для аналогових стрілкових приладів значення граничної абсолютної похибки Δ_гр є сталим і не залежить від Х_в (рис. 3.1 а).

Аналізуючи (3.2) можна прийти до висновку, що при малих значеннях Х_в гранична відносна похибка δ_гр буде досить значною і зменшуватиметься при наближенні значення Х_в до X_N. При Х_в=X_N гранична відносна похибка δ_гр стає мінімальною і дорівнює значенню класу точності прилада або γ (рис. 3.1 б).

Рис. 3.1. Границі абсолютної та відносної похибок

стрілочних аналогових приладів.

Тому при користуванні стрілковим аналоговим приладом для забезпечення точності вимірювань доцільно вибирати шкалу (діапазон) приладу так, щоб під час вимірювань сподіване значення величини, яке необхідно визначити знаходилось у правій частині шкали.