МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

ВИМІРЮВАННЯ ПОСТІЙНОЇ НАПРУГИ

НУЛЬОВИМ МЕТОДОМ

Інструкція до лабораторної роботи № 2

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 нульовим методом. Інструкція до лабораторної роботи № 2 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 нульового методу вимірювання на прикладі вимірювання постійної напруги.

1.2. Вивчити особливості застосування нульового методу у компенсаторах.

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 нульового методу вимірювання постійної напруги.

2.2. Скласти цю схему та виконати вимірювання нульового методом.

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

3. Теоретичнi вiдомостi.

ДСТУ 2681-94 “Метрологія. Терміни і визначення” дає таке визначення терміну: вимірювання це відображення значень вимірюваних величин шляхом експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів.

ГОСТі 16263-70 містить лаконічніше означення терміну: вимірювання - знаходження значень ФВ дослідним шляхом з допомогою спеціальних технічних засобів.

Пряме вимірювання це вимірювання однієї величини значення якої знаходять безпосередньо за показом засобу вимірювань.

Прямим вимірюванням може бути вимірювання довжини лінійкою, швидкості – спідометром, напруги – вольтметром.

Непрямі вимірювання здійснюють шляхом обчислення вимірюваної величини за відомими залежностями від кількох аргументів.

Під методом вимірювання розуміють спосіб використання засобу вимірювання та принцип вимірювання для створення вимірювальної інформації.

Під принципом вимірювання розуміють фізичні закони та явища на яких основане вимірювання.

Приклад: вимірювання відстані рулеткою та звуковим імпульсом.

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 точність порівняно з прямим вимірюванням.

Одним з таких методів є нульовий метод або метод зрівноваження, який полягає у зрівноваженні вимірюваної величини регульованою мірою.

Ідея вимірювання нульовим методом полягає у наступному.

Для визначення U_x змінюють значення напруги міри U_M так, щоб . Тоді

.

На жаль на практиці добитися, щоб ΔU дорівнювала 0 досить важко. Теоретично U_x у певних межах може набувати будь-яких значень, інакше кажучи цих значень може бути безліч. Для того, щоб скомпенсувати U_x значення міри також повинно мати безліч значень. Це висуває набагато більші вимоги до міри ніж у диференційному методі. Адже там не скомпенсована різниця визначалася приладом. Якщо міра з високою точністю відтворює фізичну величини, то похибка методу буде визначатися похибкою вимірювання цієї різниці.

У нульовому методі різниця повинна дорівнювати 0, тоді значення міри дорівнює значенню вимірюваної величини. Досягнути цього практично неможливо. Завжди буде якась різниця, але вона буде меншою ніж у диференціальному методі, відповідно і абсолютна похибка вимірювання її вимірювання буде меншою.

В икористання нульового методу вимірювання покладено у роботу таких засобів вимірювальної техніки як компенсатори. На рис. 3.1 зображено його спрощену принципову схему.

Рис. 3.1. Принципова схема компенсатора.

У компенсаторі вимірювана напруга U_x зрівноважується відповідним спадом напруги на компенсаційному опорі R_k при проходженні через нього струму І_р від зовнішнього джерела Е. При рівновазі, що досягається регулюванням компенсаційної напруги U_K показ гальванометра дорівнюватиме нулю. Тоді

.

Гальванометр - це дуже чутливий прилад, призначений для вимірювання напруги або сили струму дуже малої величини. Гальванометр, також, часто використовують для визначення відсутності струму в електричному колі, як, так званий, нуль-індикатор.

Одним з недоліків прямих вимірювань таких електричних величин як струм, напруга, опір є те, що на результати вимірювань впливає опір проводів, за допомогою яких вимірювану величину під’єднують до засобу вимірювальної техніки. При вимірюваннях, що виконують компенсаторами, результат приймають таке значення в

При використанні компенсаторвів результат вимірювання приймається у тому випадку, коли покази гальванометра дорівнюють 0, а це означає, що у вимірювальному колі струм також дорівнює 0. Це усуває вплив опору проводів, за під час вимірювань.

Значення компенсаційної напруги може бути визначене лише за умови, коли через R_k протікає робочий струм І_р сталого значення. Для його встановлення перемикач S, ліва і права частини, якого механічно з’єднані, переводять у верхнє положення. За допомогою резистора R досягають рівності напруги на резисторі R_y та ЕРС на нормальному елементі, на що вказуватиме нульовий показ гальванометра.