Другие предметы \ Метрология, стандартизация и сертификация

Основные понятия метрологии. Классификация измерений. Абсолютная и относительная погрешность измерений. Виды (природа) погрешности измерений физических величин. Прямое равноточное измерение и его нормирование метрологические характеристики., страница 6

31. Расчет добавочного сопротивления к вольтметру.

- большое активное сопротивление, включаемое последовательно с вольтметром для увеличения пределов его измерений. По существу включение изменяет номинальное значение вольтметра .

Рассмотрим схему:

Между токами 1 и 2 будет значение нового напряжения полепольного вольтметра, при этом схема должна отклониться на всю шкалу, т.е. через вольтметр будет протекать ток номинального отклонения, связанный с номинальным напряжением по формуле: .

Зададимся коэффициентами преобразования номинального напряжения:

Для последовательно соединённых элементов вольтметра и имеем разность новые значения номинального напряжения: ; ; ;

32. Измерение активного сопротивления метода амперметра и вольтметра.

Рассмотрим электрическую схему:

Возьмём для измерения амперметр с достаточно малым внутреннем сопротивлением, удовлетворяющим условию , тогда вольтметр будет показывать входное напряжение :

В узле 1 происходит разделение неразветвлённого тока I, показываемого амперметром, на ток и ток . Вольтметр и неизвестное сопротивление Rх включены параллельно, поэтому их общее сопротивление будет равно: , тогда по закону Ома для участия 1 и 2 нужно записать:

; ; ; (4)-расчётная формула истинного . R_X получится при условии, что , а r_v бесконечно большой. (5)

Поскольку сопротивлением амперметра пренебрегаем всё напряжение падает на Rобщ., которое связано следующим образом : , тогда относительная погрешность (6)

Из (6) следует, что погрешность что погрешность измерения Rx будет тем меньше, чем больше будет сопротивление вольтметра измеряемого сопротивления Rx, отсюда следует, что схема рис. 1 целесообразна для заведомо малых сопротивлений когда Rx << Rv

. Тогда для измерения заведомо больших сопротивлений целесообразна следующая электрическая схема:

Независимо от внутреннего сопротивления вольтметра он будет показывать приложенное напряжение . Для простоты считаем, что внутреннее сопротивление вольтметра бесконечно велико , тогда в узле 1 ответвление тока в цепь вольтметра не будет и весь ток, показываемый амперметром проходит через сопротивление R_X. Тогда (7). Обычно предполагается, что сопротивление амперметра мало, тогда . Найдём абсолютную погрешность определения R_X при условии пренебрежения сопротивлением амперметра. (8). Из (8) видно, что погрешность при определении заведомо больших сопротивлений будет тем меньше, чем меньше сопротивление амперметра.

33. Измерение активного сопротивления с помощью вольтметра с известным внутренним сопротивлением.

Рассмотрим электрическую схему

При замыкании тока в катушке 1 вольтметр измерит входное напряжение .

При замыкании тока в положении 2 показания вольтметра изменятся,

При этом через вольтметр и неизвестное сопротивление , будет протекать одинаковый ток I. По закону Ома можно записать, что входное напряжение: ; , тогда ; (9).

34. Измерение активного сопротивления амперметром в известным внутренним сопротивлением.

Рассмотрим электрическую схему.

При включении К в положение 1 амперметр будет показывать ток , который по закону Ома будет связан с входным напряжением U по формуле: (10). При включении ключа в положении 2 амперметр покажет значение тока , которое будет связано с входным напряжением по формуле:

(11). Приравнивая правые части (10) и (11) получим: ; (12).

Формула (12) даёт возможность косвенного определения значения по двум измеренным значениям тока, известных значений и .

35. Мостовой метод измерения активного сопротивления. Мостик Уитстона.

Рассмотрим схему постоянного тока (моста Уитстона).

В одну диагональ включён источник постоянного тока, а во вторую гальванометр (прибор для измерения малых токов). Одно из сопротивлений берётся переменным. Зададимся произвольным направлением токов в ветвях схемы. Схема позволяет определить неизвестное сопротивление , включаемое в одно из плеч моста (например ), остальные сопротивления считаются известными. С помощью переменного резистора добиваемся, условия равновесия моста, при котором ток в цепи гальванометра становится равным 0. (13). Условие (13) будет выполнено, когда станут равными потенциалы b и d: (14). При выполнении условия (14) ответвления токов в цепь гальванометра не происходит, откуда можно записать , .

36. Мост переменного тока. Амплитудное и фазовое условие равновесия.

Для привидения моста переменного тока в положение равновесия нужны 2 регулировки.

В частности эти сопротивления могут быть чисто реактивными в виде магазинов, индуктивностей и емкостей. ; . Условие равновесия моста в общем виде запишется следующим образом: (5); . Можно представить в показательной форме (6), где Z – полное сопротивление φ – фазовый множитель.

Подставим 6 в 5: ; (7). Равенство 7 разделяется на два уравнения. (8); (9) – фазовое условие равновесия моста. Показывает равновесие в каждом плече моста (фазовый сдвиг между токами и напряжением). В частности если сопротивление всех плеч чисто активное, то все фазовые сдвиги будут равны 0. Из условия (9) следует, что не любой мост переменного тока может быть приведен к равновесию: ; Плечо 2 и 4 – чисто активные – емкостная реактивность. ; – «-» равенство не получ., «+»- равенство получается. Нужно поменять емкость сопротивление на индуктивное.

37. Разновидности мостов переменного тока.

38. Мост Сотти.

Мост Сотти для определения параметров конденсатора.

- известное активное сопротивление

- известный магазин ёмкостей

;;.

В цепи переменного тока внутри конденсатора возникает меняющееся во времени электрическое поле, это поле эквивалентно току проводимости в том смысле, что оно является источником магнитного поля силовые линии которого охватывают силовые линии переменного электрического поля. Существование электрического переменного поля эквивалентно протеканию тока силу которого регистрирует А. Этот ток в отличие от токопровод. называется током смещения. Используем условие равновесия моста в общем виде для определения .