Исследование методических и инструментальных погрешностей измерений постоянного напряжения, выполняемых с помощью вольтметров различных систем

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

 Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Измерительных Информационных Технологий

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Исследование методов и погрешностей измерения параметров постоянного и переменного напряжения и тока

Выполнили:

                   

                   

                    Эр Чуньгуан

Группа:       3083/2

Принял:

                   

Санкт-Петербург

2006 г.

1. Описание используемых приборов и оборудования:

№ п\п	Наименование средства измерений	Тип средства измерений	Измеряемая величина	Предел измерений (конечное значение)	Собственное сопротивление
1	Цифровой интегрирующий вольтметр	В7-23	Напряжение	30В	Большое (принимаем равным ∞)
2	Вольтметр электродинами-ческой системы		Напряжение	75В	200 Ом
3	Вольтметр электромагнитной системы		Напряжение	30В	1000Ом

2. Цели работы:

2.1. Исследование методических и инструментальных погрешностей измерений постоянного напряжения, выполняемых с помощью вольтметров различных систем.

2.2. Исследование частотных погрешностей измерения параметров переменного напряжения.

2.3. Исследование эффективности методов подавления продольных и поперечных помех при измерении постоянного напряжения.

3. Выполнение работы:

3.1. Экспериментальное определение методических погрешностей измерения напряжения, выполняемого вольтметрами различных систем:

Измерения проводятся с использованием стрелочных вольтметров магнитоэлектрической и электродинамической систем.

 

Напряжение Е₀ = 30 В (указано преподавателем) задается источником постоянного напряжения и измеряется цифровым вольтметром, методическая погрешность которого мала из-за его большого внутреннего сопротивления.

Таблица 1

Результаты опыта по определению методических погрешностей измерения напряжения при помощи вольтметров разных систем.

Uo – напряжение бывшее на объекте до присоединения стрелочного вольтметра,

 – напряжение, измеренное стрелочным вольтметром.

Изменение напряжения при подключении стрелочного вольтметра приближенно вычислим по формуле:

Относительная и абсолютная методические погрешности измерений вычисляются по формулам:

Абсолютная и относительная инструментальные погрешности измерения вычисляются по формулам:

           , где Uк – предел измерений вольтметра,  – предел допускаемой основной погрешности (для вольтметра электромагнитной системы  равно 0,5 , а  для вольтметра электродинамической системы  равно 0,2). С учетом методической погрешности границы абсолютной и относительной погрешностей измерения напряжения в нормальных условиях:

Пример расчета для электромагнитного вольтметра:

Вывод:

Стрелочные вольтметры с большим собственным потреблением (с малым собственным сопротивлением) вызывают значительную методическую погрешность. В то же время цифровой вольтметр обладает высоким входным сопротивлением, достигающим десятков Мом, методическая погрешность его применения существенно снижается.

Из таблицы 1 видно, что экспериментальные значения методической погрешности DU приблизительно равны расчётным значениям D_мет. Это говорит о том, что вклад в общую погрешность измерений инструментальной составляющей пренебрежимо мал по сравнению с методической составляющей.

3.2. Определение влияния продольной помехи на показания цифрового интегрирующего вольтметра:

Измерения проводятся при помощи цифрового вольтметра. Для уменьшения действия продольных помех вольтметр подключается по схеме различными способами (а, б, в).

Помехи имитируются при помощи генератора Г.

Причинами возникновения продольных помех являются:

высокое сопротивление контуров заземления;

удаленность друг от друга точек заземления датчика (или иного измерительного блока) и корпуса прибора;

блуждающие токи в контурах заземления и в среде, находящейся между точками заземления.

В конечном итоге продольные помехи, попадая во входную цепь средства измерений, преобразуются в поперечные помехи.
В данной работе рассматривается второй способ подключения.

Таблица 2.

Результаты исследования влияния продольной помехи на показания вольтметра.

U_ПД = 3 В; f = 90 Гц; форма напряжения продольной помехи синусоидальная.

σ_цв – среднеквадратическое значение вычисляется по формуле:

К_пд – коэффициент подавления помехи вычисляется по формуле:

Вывод:

Разные способы подключения вольтметра к источнику измеряемого