Электрическ измерения ДКР Ободинская

Учреждение образования
«Гомельский государственный политехнический колледж»
Заочное отделение
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
И ЗАДАНИЯ
для выполнения домашней контрольной работы
по дисциплине
Электрические измерения
Специальность: 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»
Составил преподаватель УО ГГПК
Ободинская С.К.
(2015)
После изучения курса «Электрические измерения» учащийся должен
знать:
-устройство, принцип действия, схемное обозначение, характеристики,
область применения измерительных приборов и приборов отображения
информации;
-принципы и методы измерения электрических и неэлектрических
параметров;
-важнейшие направления развития измерительной техники;
Уметь:
-собирать схемы:
-пользоваться технической и справочной литературой.
1
Методические указания по выполнению домашних контрольных работ
Целью выполнения контрольных работ учащимися является:
- закрепление знаний в части основных теоретических и методических
основ изучаемого курса;
- проверка самостоятельности и способности решать поставленные
задачи.
Контрольные работы должны быть оформлены в соответствии с
требованиями ЕСКД. В конце работы обязательно должен быть список
литературы. Он включает всю литературу, которая была использована при
выполнении контрольных работ. В пояснительной записке на эту литературу
должны стоять ссылки.
Вариант контрольной работы определяет
номер учащегося по списку в учебном журнале
2
Раздел, тема
1
Введение. Задачи и содержание предмета
Количество часов
излагае Изучает
всег тся на
ся
о
сессии
самост
оятель
но
2
3
4
1
Раздел 1. Основы метрологии
1.1 Основные понятия и определения
6
2
Тема 1.2 Общие сведения об измерениях,
методы и виды измерений.
1.2 Погрешности измерений и средств
измерений
Раздел 2. Методы и средства измерения
параметров электрических сигналов и
магнитных величин
2
2
1
2
1
61
14
2.1 Измерение напряжения и силы тока
Магнитоэлектрические, электромагнитные
электромеханические приборы
Выпрямительные приборы
Индукционные приборы
17
2
1
2
2
1
Измерительные мосты
Компенсаторы постоянного и переменного тока
2
2
Лабораторная работа №1 Изучение
устройства измерительных механизмов
различных систем
Лабораторная работа №2 Изучение техники
измерения силы тока различными приборами
Лабораторная работа №3 Изучение техники
измерения напряжения различными приборами
Обязательная контрольная работа №1
2
4
52
2
2
2
2
2
2
1
2.2 Измерительные генераторы
12
Низкочастотные измерительные генераторы
синусоидальных сигналов
Принципы построения низкочастотных
цифровых генераторов
Высокочастотные генераторы сигналов
Импульсные генераторы сигналов
2
2
2
2
2
2
2
2
3
Лабораторная работа №4 Изучение органов
управления генератора сигналов низкой
частоты и его подготовка к работе
Лабораторная работа №5 Изучение органов
управления генератора импульсов и подготовка
его к работе
2.3 Исследование формы и параметров
сигнала
Универсальные одноканальные электроннолучевые осциллографы
Основные узлы электронно-лучевых
осциллографов
Аналоговые запоминающие осциллографы
Выбор и применение осциллографов
ТКР №1
Лабораторная работа №6 Изучение органов
управления универсального осциллографа и
подготовка его к работе.
Лабораторная работа №7 Изучение техники
измерения параметров непрерывных сигналов с
помощью осциллографа
Лабораторная работа №8 Изучение техники
измерения импульсных сигналов с помощью
осциллографа
2.4 Измерение частоты, интервалов времени
и фазового сдвига
Цифровые частотомеры
Измерение частоты осциллографом
Измерение временных интервалов
Измерение сдвига по фазе осциллографом
Лабораторная работа №9 Измерение частоты
сигнала частотомером
Лабораторная работа №10 Измерение
фазового сдвига электронным осциллографом
2.5 Измерение электрической мощности и
энергии
Способы измерения мощности в цепях
постоянного и переменного тока
Измерение электрической энергии. Схемы
включения счетчиков.
Лабораторная работа № 11 Изучение техники
измерения мощности ваттметром
2.6 Измерение магнитных величин
ТКР №2
4
2
2
15
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
2
2
2
12
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
9
2
2
2
2
2
2
1
2
Раздел 3. Измерение параметров элементов
и компонентов электрических цепей.
Измерение параметров конденсаторов и
катушек индуктивности
Измерение сопротивления. Особенности
измерения сопротивления изоляции и
заземляющих устройств
Измерение параметров и характеристик
полупроводниковых приборов, интегральных
схем.
Лабораторная работа №12 Измерение
сопротивления изоляции проводов, кабелей и
электрических машин
Лабораторная работа №13 Измерение
сопротивления различными приборами
Лабораторная работа №14 Измерение
параметров полупроводниковых приборов
Лабораторная работа №15 Измерение
параметров катушек индуктивности
Обязательная контрольная работа №2
15
13
2
2
Раздел 4. Автоматизация измерений
Основные направления автоматизации
измерительного процесса
Измерительные комплексы и системы
4
2
2
2
итого
90
26
5
2
2
2
2
2
2
2
2
1
64
Введение
Цели и задачи дисциплины. Общая характеристика дисциплины и ее роль в
подготовке профилирующей специальности. Связь дисциплины с другими
дисциплинами. Основные направления в развитии электрических измерений.
Раздел 1. Основы метрологии
1.1 Основные понятия и определения.
Метрология- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их
единства и способах достижения требуемой точности.
Физическая величина – одно из свойств физического объекта общее в
качественном отношении для многих физических объектов, но в
количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Единица измерения физической величины – физическая величина
фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение.
Измерение физической величины – совокупность по применению
технического средства, хранящего единицу физической величины,
обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее
единицей и получения значения этой величины.
Вопросы для самоконтроля
1. Что понимается под измерением?
2. Дайте определение прямых и косвенных измерений. Приведите
примеры этих измерений.
3. Что изучает метрология.
1.2 Погрешности измерений и средств измерений.
В метрологии понятие « погрешность» является одним из центральных,
причем в нем отражены понятия «погрешности результата измерения» и
«погрешности средств измерения». Эти два понятия близки к друг другу и их
классифицируют по одинаковым признакам.
По форме количественного выражения погрешности делят на абсолютные,
относительные и приведенные.
Абсолютная представляет отклонение результата измерения от истинного
значения: Δ=Х-Хи, выраженную в единицах измерения.
Относительной погрешностью называют отношение абсолютной
погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины:
∂=Δ/Хи, выраженному в процентах.
Вопросы для самоконтроля
1. Приведите классификацию погрешностей измерений.
2. Каковы причины возникновения погрешностей при измерениях?
3. Как определяются абсолютная, относительная и приведенная
погрешности?
6
Раздел 2. Методы и средства измерения параметров
электрических сигналов и магнитных величин.
2.1 Измерение напряжения и силы тока.
Для измерения напряжения и силы тока в электрических цепях используются
аналоговые электромеханические измерительные приборы с
электромагнитным, магнитоэлектрическим измерительным механизмом.
Работа магнитоэлектрических ИМ основана на принципе взаимодействия
катушки с током и магнитного потока постоянного магнита. Отклонение
подвижной части ИМ линейно растет с увеличением тока, т.е. шкала прибора
равномерная. Приборы магнитоэлектрической системы могут применятся
только на постоянном токе.
К достоинствам магнитоэлектрических ИМ относятся: высокая
чувствительность, большая точность, незначительное влияние магнитных
полей, равномерность шкалы.
В электромагнитных ИМ для создания вращающего момента используют
действие магнитного поля катушки с током на подвижную рамку. Угол
отклонения подвижной части ИМ пропорционален квадрату тока. Шкала
прибора
неравномерная.
К достоинствам приборов относятся: простота исполнения, хорошая
перегрузочная способность и одинаковая способность применения в цепях
постоянного и переменного тока.
К выпрямительным приборам способным измерять переменный и
постоянный ток (напряжение) относятся комбинированные аналоговые
приборы (авометры). В комбинированном измерительном приборе
используют магнитоэлектрический ИМ (микроамперметр) который может при
помощи переключающего устройства соединяться с различными
измерительными цепями. Шкалу прибора измеряющего переменный ток или
напряжение градуируют в среднеквадратичных значениях синусоидального
сигнала, поэтому средневыпрямленное значение тока, протекающего через
прибор, можно выразить через среднеквадратичное значение измеряемого
тока и коэффициент формы для синусоиды.
Достоинства выпрямительных приборов: высокая чувствительность по току и
напряжению, малая собственная мощность потребления, широкий
частотный диапазон.
Недостатки: зависимость прямого и обратного сопротивлений диода от
температуры, нелинейность шкалы, невысокая точность.
Индукционные ИМ применяются в однофазных и трехфазных счетчиках
измерения электроэнергии. Принцип действия механизма основан на
взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с
токами, индуцированными ими в подвижном алюминиевом диске.
Измерительные мосты относятся к приборам, служащим для измерения
параметров электрических цепей, для преобразования параметров цепей в
электрические сигналы, измерения сопротивления и т.д. В основе работы
7
этих приборов заложен дифференциальный или нулевой метод. При
дифференциальном методе делают неуравновешенные мосты, а при
нулевом – уравновешенные нулевые. Уравновешенный мостчетырехполюсник, питаемый от одного источника и имеющий две
равнопотенциальные точки, обнаруживаемые индикатором равновесия.
Электродинамические ИМ работают на принципе взаимодействия
магнитных потоков двух катушек, по которым протекают токи. Угол
отклонения подвижной части ИМ показывает, что при несовпадении по фазе
токов отклонение подвижной части пропорционально произведению
среднеквадратичных значений этих токов на косинус угла сдвига фаз между
ними.
К достоинствам можно отнести: высокую точность и возможность
использования их в цепях постоянного и переменного токов.
К недостаткам: малую чувствительность, влияние внешних магнитных полей,
большую мощность потребления и малый частотный диапазон.
Электростатические ИМ работают на принципе взаимодействия
электрически заряженных электродов, разделенных диэлектриком.
Конструктивно электростатические приборы представляют собой
разновидность плоского конденсатора, так как в результате перемещения
подвижной части изменяется емкость системы.
К достоинствам приборов электростатической системы можно отнести:
малую мощность потребления, возможность использования в цепях
переменного и постоянного тока, широкий частотный диапазон. Показания
приборов соответствуют среднеквадратичному значению измеряемого
напряжения.
К недостаткам: квадратичная (неравномерная) шкала, малая
чувствительность прибора, невысокая точность, возможность пробоя между
электродами, необходимость экрана.
Вопросы для самоконтроля
1. Каково устройство измерительного механизма магнитоэлектрической
системы?
2. Укажите в чем различие измерительных механизмов приборов
магнитоэлектрической и электромагнитной системы?
3. Каков принцип действия приборов электродинамической системы?
4. Перечислите достоинства и недостатки электростатических приборов ?
Лабораторная работа №1
Изучение устройства измерительных механизмов различных систем.
Ознакомление с устройством приборов, изучение составных частей
измерительного механизма, схемы прибора, определение технических
характеристик и параметров приборов по условным обозначениям на
шкалах.
Вопросы для самоконтроля:
Какие конструктивные элементы входят в состав приборов
магнитоэлектрической системы?
Как устроен прибор электромагнитной системы?
8
Как создается вращающий момент а приборах электродинамической
системы?
Как устанавливается подвижная часть измерительного механизма в
электромеханических приборах?
Как следует снимать показания со шкалы прибора, содержащей зеркало?
Лабораторная работа №2
Изучение техники измерения силы тока различными приборами.
Изучение правил пользования и получение практических навыков в
измерении силы тока при помощи комбинированных приборов.
Вопросы для самоконтроля:
Какие приборы называются комбинированными?
Что означают символы на шкале прибора?
Как определить цену деления шкалы многопредельного комбинированного
прибора?
Лабораторная работа №3.
Изучение техники измерения напряжения различными приборами.
Изучение правил пользования и получения практических навыков в
измерении напряжения при помощи комбинированных приборов.
Вопросы для самоконтроля:
Как определить уровень переменного напряжения в дециБеллах?
Как определить Цену деления шкалы для измерения напряжения
комбинированным прибором?
2.2 Измерительные генераторы.
Измерительные генераторы – источники, вырабатывающие стабильные
сигналы с известными параметрами, частотой, напряжением (мощностью) и
формой. Измерительные генераторы обладают возможностью регулировки
параметров выходного сигнала. Их применяют в настройке измерительной и
радиоэлектронной аппаратуры, устройств автоматики и вычислительной
технике, градуировке приборов. С помощью ИГ питают различные
измерительные устройства, построенные на резонансных и мостовых
методах.
По диапазону частот генерируемых сигналов различают:
инфранизкочастотные ИГ до 20 кГц; низкочастотные – 200 кГц; звуковые 20Гц-20кГц, ультразвуковые; высокочастотные, сверхвысокочастотные.
По форме генерируемых сигналов: синусоидальные низкой частоты;
синусоидальные высокой частоты; периодических импульсов прямоугольной
формы; сигналов специальной формы и т.д.
Низкочастотные ИГ (звуковой и ультразвуковой частот) вырабатывают
синусоидальные колебания с плавно и ступенчато регулируемыми
частотами.
ИГ состоит из задающего генератора, усилителя мощности, выходного
устройства.
Задающий генератор (возбудитель) создает стабильные по частоте и
амплитуде синусоидальные колебания в требуемом диапазоне частот. В
9
зависимости от схемного решения задающего генератора ИГ делят на LC –
генераторы, генераторы на биениях и RC- генераторы.
Усилитель мощности обеспечивает развязку задающего генератора от
нагрузки, усиливает напряжение (мощность) генерируемых колебаний на
заданной нагрузке, т.е. согласует выход задающего генератора с выходным
устройство ИГ.
Выходное устройство состоит из аттенюатора, согласующего
трансформатора, электронного вольтметра. Аттенюатор изменяет, а
электронный вольтметр контролирует уровень выходного напряжения
(мощности), подводимого к нагрузке. Согласующий трансформатор
согласует выходное сопротивление ИГ с сопротивлением нагрузки, что
обеспечивает получение максимальной выходной мощности.
Принцип построения низкочастотных цифровых генераторов.
К генератору синусоидальной формы предъявляются определенные
требования по диапазону задания частоты и амплитуды выходного сигнала,
их стабильности и плавности, перестройке частоты и др. Здесь имеют место
преимущества цифровых генераторов перед аналоговыми: они удобнее в
эксплуатации, имеют более высокое быстродействие, более наглядную
индикацию частоты. Цифровые генераторы позволяют осуществить
автоматическую перестройку частоты по заданной программе. В цифровых
генераторах реализуется метод формирования сигнала при помощи ЦАП.
Метод состоит в том, что синусоидальный сигнал аппроксимируется кусочноступенчатым сигналом.
Рассмотри упрощенную структурную схему устройства.
Кварцевый генератор вырабатывает короткие импульсы с периодом
следования Ти. На выходе делителя частоты с регулируемым
коэффициентом деления получается новая последовательность импульсов
с периодом следования Δ=κТи, равным шагу дискретизации. Импульсы
поступают в счетчик. Кодовая комбинация, определяется числом импульсов,
накопленных в счетчике, передается в ЦАП (цифро-аналоговый
преобразователь), где преобразуется в аналоговый сигнал соответствующий
числу импульсов. После накопления определенного числа импульсов
счетчик переполняется и сбрасывается в нуль. Формирование нового
10
периода ступенчатой кривой начинается с приходом (m+1) – го импульса.
Изменяя шаг дискретизации, можно изменять частоту формируемого
сигнала. Информация о значении частоты сформированного сигнала
выдается на цифровой индикатор генератора.
Высокочастотные генераторы сигналов.
Высокочастотные ИГ используют для настройки радиовещательных
приемников при измерении характеристик четырехполюсников и питании
различных радиоустройств.
Основными узлами ИГ высокой частоты общего применения являются
задающий генератор, широкополосной усилитель-модулятор и выходное
устройство.
Задающий генератор вырабатывает синусоидальные напряжения.
Амплитудная модуляция осуществляется в широкополосном усилителемодуляторе с переменным коэффициентом усиления, управляемым
электрическим напряжением. Модулирующее напряжение создается либо
внутренним генератором низкой частоты, либо внешним генератором.
Выходное устройство представляет собой систему калиброванных
аттенюаторов, уменьшающих напряжение в целое число раз( кратное 10), и
потенциометра, обеспечивающего плавную регулировку выходного
напряжения. Электронный вольтметр включен на выходе аттенюатора,
отградуирован в значениях выходного сигнала. Выход генератора рассчитан
на подключение коаксиального кабеля с выносным делителем напряжения.
В ИГ высокой частоты предусматривается вспомогательный выход через
широкополосной усилитель для точного измерения частоты цифровым
частотомером.
Импульсные генераторы сигналов.
Импульсные генераторы сигналов применяются при исследовании,
настройке радиотехнических устройств, снятии характеристик с
осциллографа и т.д.
ИГ вырабатывают одиночные или периодические импульсы прямоугольной
формы различной полярности, амплитуды, длительности, частоты
следования.
Принцип действия : задающий генератор выдает тактовые импульсы,
поступающие на схему запуска. Сформированный по частоте и амплитуде
сигнал со схемы запуска поступает на схему задержки основного импульса и
схему формирования импульсов синхронизации.
Схема синхронизации выдает синхронные импульсы обеих полярностей. Эти
импульсы поступают на выходное гнездо генератора. Схема задержки
основного импульса выдает импульс с регулируемым временным сдвигом, и
обеспечивает режим нулевого временного сдвига основного импульса
относительно импульса синхронизации генератора. Импульс с выхода схемы
задержки основного импульса запускает схему формирования длительности
основных импульсов, которая выдает стартовый и стоповый импульсы с
регулируемым временным сдвигом между ними. Стартовый импульс
определяет начало выходного основного импульса, а стоповый – его конец.
11
Схема выходного формирователя и регулировки амплитуды обеспечивает
генерирование прямоугольных импульсов с максимальной амплитудой,
определенной длительностью. Измерение амплитуды выходных импульсов в
пределах плавной регулировки осуществляется амплитудным вольтметром.
1.
2.
3.
4.
Вопросы для самоконтроля
Дать определение измерительным генераторам?
Где применяются измерительные генераторы?
Классификация измерительных генераторов?
Достоинства и недостатки импульсных генераторов?
Лабораторная работа №4.
Изучение органов управления генератора сигналов низкой частоты и
подготовка его к работе.
Изучение органов управления и работы генератора Л31.
Получение практических навыков в использовании генератора для
получения сигналов синусоидальной формы.
Вопросы для самоконтроля:
1.Чем характеризуются нелинейные искажения выходного сигнала?
2.Чем характеризуется диапазон генерируемых частот?
3.Из чего состоит выходное устройство ИГ?
Лабораторная работа №5.
Изучение органов управления генератора импульсов и подготовка его к
работе.
Получение практических навыков в использовании генератора Л31 при
формировании импульсных сигналов.
Вопросы для самоконтроля:
1.Принцип действия генератора при формировании импульсов.
2.Где применяется генератор импульсов?
2.3 Исследование параметров и формы сигнала
Универсальные одноканальные электронно-лучевые осциллографы.
Универсальные ЭЛО общего назначения используются для наблюдения,
измерения амплитудных и временных параметров периодических и
импульсных сигналов.
Электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО) – устройства в которых основным
элементом является электронно-лучевая трубка с электростатическим
управлением луча и люминесцирующим экраном. Для преобразования
исследуемого сигнала в видимое изображение на экране электронный луч
перемещается в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Напряжение, отклоняющее луч в горизонтальном направлении называют
развертывающим.Коэффициент развертки Кр (Время/дел.) показывает
время, за которое электронный луч проходит одно деление в
12
горизонтальном направлении. Для определения Кр необходимо на вход У
осциллографа подать сигнал известной частоты и установить число делений
по горизонтали, соответствующее одному периоду данного сигнала.
Основные узлы электронно-лучевых осциллографов.
В ЭЛО применяют электронно-лучевую трубку с электростатическими
фокусировками и отклонением луча.
Схема электродов, формирующая электронный луч, называется электронной
пушкой, которая состоит из катода (К), косвенного канала, модулятора (М) и двух
анодов (А1, А2)
Катод служит источником электронов, которые собираются в узкий луч
фокусирующей системой, разгоняются в ускоряющем поле, создаваемом анодами и
попадают на экран, покрытый люминофором - веществом, способным светиться при
бомбардировке его электронами.
Модулятор (управляющий электрод) имеет отрицательный относительно катода
потенциал, который регулирует плотность потока электронов, а следовательно яркость свечения экрана.
Первый анод (фокусирующий электрод) - фокусирует пучок электронов и
определяет его диаметр. Кроме того, первый и второй аноды создают для
электронов ускоряющее поле, достаточное для вызывания свечения люминофора.
Для этого на аноды подается высокое напряжение: на первый анод от сотен вольт до
нескольких киловольт, на второй - от единиц кВ до десятков кВ.
Для управления положением светящегося пятна на экране применяют
отклоняющую систему, которая может быть:
- электростатической - две пары пластин; разность потенциалов между пластинами
X определяет положение луча по горизонтали, между пластинами Y-по вертикали.
- магнитной - две пары отклоняющих катушек, размещенных на горловине трубки;
при протекании тока по катушкам возникает магнитное поле, отклоняющее
электронный луч.
ЭЛТ применяются:
- в осциллографах – для наблюдения электронных процессов;
- в телевидении (кинескопах)- для преобразования электрического сигнала,
содержащего информацию о яркости и цвете передаваемого изображения;
- в индикаторных устройствах РЛС - для преобразования электрических сигналов,
содержащих информацию об окружающем пространстве, в видимое изображение.
Аналого-запоминающие осциллографы
13
Аналоговый запоминающий осциллограф (АЗО) при помощи
специальной ЭЛТ с памятью позволяет сохранять на определенное
время исследуемый сигнал и при необходимости воспроизводить его
для однократного или многократного визуального наблюдения или
для
дальнейшей
обработки.
Запоминающие
осциллографы
используют для исследования однократных быстропротекающих
сигналов в атомной физике, квантовой электронике, физике
плазмы, лазерной технике и др.
Структурные схемы аналоговых ЗО не отличаются от не
запоминающих, они имеют несколько узлов для управления трубкой
с памятью. Основу АЗО составляет специальная запоминающая
электронно-лучевая трубка с видимым изображением, обладающая
способностью
преобразовывать
электрические
сигналы
в
электрические заряды, сохранять их в течении определенного
времени и затем воспроизводить. Запоминающая ЭЛТ содержит два
электронных прожектора – записывающий и воспроизводящий с
элементом запоминания – и экран, покрытый люминофором.
Выбор и применение осциллографов.
Выбор осциллографов зависит от поставленной измерительной
задачи. Исходя из возможностей осциллографа, прибор можно
использовать для измерения амплитуды и мгновенных значений
электрического
сигнала
(напряжения
и
тока);
временных
параметров сигнала (длительности импульса, длительности фронта,
периодов повторения, задержки), сдвига фаз между двумя
сигналами;
мощности
синусоидального
сигнала;
полного
сопротивления,
активной
и
реактивной
составляющих
сопротивления и др.
Вопросы для самоконтроля
1. Устройство и принцип действия электронно-лучевых
осциллографов.
2. Каково назначение калибратора в осциллографе?
3. Как проводится измерение амплитуды и длительности сигналов
с помощью осциллографов?
4. Какие методы осциллографических измерений находят
применение для определения фазовых сдвигов?
Лабораторная работа №6.
Изучение
органов
управления
осциллографа и подготовка его к работе.
универсального
Изучение назначения органов управления осциллографа,
получение навыков работы при исследовании формы и параметров
электрических сигналов с помощью осциллографа.
Вопросы для самоконтроля:
1. Поясните принцип развертки луча на экране осциллографа.
2. Как применяются фигуры Лиссажу при измерении параметров
электрического сигнала
Лабораторная работа №7
Изучение
техники
измерения
14
параметров
непрерывных
сигналов с помощью осциллографов.
Измерение напряжения с помощью осциллографа.
Вопросы для самоконтроля:
1. Для чего нужно синхронизировать измеряемый сигнал
2. Что такое коллибратор?
3. Что такое аттенюатор?
Лабораторная работа №8
Изучение техники измерения
помощью осциллографа.
импульсных
сигналов
с
Исследовать импульсный сигнал при помощи осциллографа.
Вопросы для самоконтроля:
1. Каким образом формируется импульсный сигнал?
2. С какой полосой пропускания должен
исследовании прямоугольных импульсов.
3. Какие
импульсов?
ЭЛО
применяют
2.4 Измерение
фазового сдвига.
для
частоты,
быть
исследования
интервалов
ЭЛО
при
одиночных
времени
и
Цифровые частотомеры.
Частотомеры- приборы, измеряющие частоту. Измерение частоты
методом непосредственной оценки производится цифровымисчетными частотомерами. Цифровые частотомеры предназначаются
для точных измерений частоты импульсных сигналов в диапазоне
10Гц-50ГГц; используются для измерения отношения частот,
периода , длительности импульсов, интервалов времени.
При измерении частоты в цифровом (электронно-счетном)
частотомере подсчитывается число импульсов, соответствующее
числу периодов неизвестной частоты, за известный высокоточный
интервал времени.
При измерении периода входной сигнал через входное устройство
поступает на устройство управления, формирующее строб-импульс.
Длительность строб- импульса равна периоду измеряемого сигнала.
Измерение частоты осциллографом.
Частоту исследуемого сигнала можно определить, если сигнал
измеряемой частоты подать на У-вход осциллографа, использовать
линейную развертку и получить на экране несколько периодов
исследуемого сигнала.
Измерение временных интервалов.
Измерение интервала времени производят преобразованием
интервала в пропорциональное ему число импульсов.
Можно измерить интервал времени с преобразованием масштаба
времени. Суть преобразования масштаба времени заключается в
том, что значение измеряемого интервала преобразуется в импульс.
Можно измерить временной интервал методом сравнения временных
15
интервалов. Измеритель интервалов предназначен для измерения
временных интервалов периодических процессов микросекундного
диапазона длительностей.
Измерение сдвига по фазе осциллографом.
Сдвиг по фазе рассчитывают по параметрам, измеренным с
изображения на экране – по осциллограммам напряжения при
линейной развертке и фигурам Лиссажу при круговой развертке.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение частоты.
2. Как
производится
частотомером?
измерение
частоты
цифровым
3. Как производится измерение частоты осциллографом?
Лабораторная работа №9
Измерение частоты сигнала частотомером.
Изучение
методов
частотомером.
измерения
частоты
цифровым
Вопросы для самоконтроля:
1. Поясните
принцип
частотомером.
измерения
частоты
цифровым
2. Поясните
принцип
частотомером.
измерения
периода
цифровым
Лабораторная работа №10
Измерение
фазового
осциллографом.
сдвига
электронным
Измерение фазового сдвига по осциллограммам напряжения
при линейной развертке и по фигурам Лиссажу.
Вопросы для самоконтроля:
1. Поясните метод измерения сдвига по фазе в режиме
линейной развертки.
2. Поясните метод измерения сдвига по фазе по фигурам
Лиссажу. (по фигуре эллипса)
2.5 измерение электрической мощности и энергии.
Способы измерения мощности в цепях постоянного и
переменного тока.
Приступая к изучению вопроса измерений электрической
мощности, следует повторить принцип работы приборов
электродинамической и ферродинамической систем и
доказать что угол отклонения подвижной части ваттметром
этих систем прямо пропорционален измеряемой мощности.
16
Измерение мощности производится следующими методами:
1. Измерение мощности методом одного прибора.
2. Измерение мощности методом трех приборов.
Первый метод применяется при измерении мощности в однофазных
цепях и симметричных трехфазных цепях. И в том и в другом случае
обмотка напряжения ваттметра включается на фазное напряжение,
а обмотка тока включается в рассечку провода какой-либо из фаз.
Метод трех ваттметров применяется для измерения мощности в
трехфазных четырехпроходных сетях. Этот метод дает правильные
результаты независимо от схемы соединения и характера нагрузки
как при симметрии, так и при асимметрии токов и напряжений.
Вопросы для самоконтроля
1. Приведите схемы включения ваттметра в трехфазную
трехпроводную цепь при симметричной нагрузке.
2. Докажите что с помощью ваттметров
реактивную мощность в трехфазной цепи.
можно
измерить
3. Докажите что угол отклонения подвижной части прибора
электродинамической
системы
прямо
пропорционален
активной мощности.
Измерение электрической энергии. Схемы включения
счетчиков.
При изучении вопроса об измерении энергии нужно
ознакомиться с устройством и принципом работы счетчиков
электрической энергии индукционной системы. Обратите
внимание на конструкцию счетчика. Выясните какие
магнитные потоки пронизывают диск, какие токи возникают
в диске, как образуется вращающий и противодействующий
моменты.
Особое внимание обратите на рассмотрение схем включения
трехфазных счетчиков активной и реактивной энергии.
Вопросы для самоконтроля
1. Какова
конструкция
и
индукционной системы?
2. В чем состоит
устраняется?
явление
принцип
самохода
действия
счетчика
3. Начертите схемы включения счетчиков для
активной энергии в цепях трехфазного тока.
приборов
и
как
оно
измерения
Лабораторная работа №11
Изучение техники измерения мощности ваттметром.
Изучить
методы
ваттметром.
измерения
активной
мощности
Вопросы для самоконтроля:
1.
Какой измерительный механизм у ваттметров измеряющих
мощность в цепях постоянного тока?
17
2.
Приведите и поясните схему измерения активной мощности
ваттметром
включенным
через
измерительные
трансформаторы.
2.6Измерение магнитных величин.
В данной теме необходимо изучить основные методы
измерения индуктивностей и емкостей: метод амперметра
и вольтметра, метод ваттметра, метод измерительного
моста переменного тока.
Вопросы для самоконтроля
1. Какими методами можно измерить индуктивность и емкость?
2. Расскажите об определении взаимной индуктивности двух
катушек?
3. Выведите условие равновесия моста переменного тока.
4.
Описать
метод
баллистического
измерении параметров конденсаторов.
гальванометра
Раздел 3. Измерение параметров
компонентов электрических цепей.
элементов
при
и
Измерение сопротивления. Особенности измерения
сопротивления изоляции и заземляющих устройств.
Измерение сопротивлений – наиболее распространенный вид
электрических измерений как в процессе монтажа. Так и в условиях
эксплуатации
электрооборудования.
Диапазон
измеряемых
сопротивлений широк и его условно по значениям делят на три
части: малые, средние и большие. Основными методами для
измерения сопротивления являются : метод амперметра и
вольтметра(косвенный), метод омметра (метод непосредственной
оценки), метод измерительного моста( метод сравнения).
При изучении метода амперметра и вольтметра обратите внимание
на два варианта включения вольтметра в схему: до и после
амперметра.
Знакомясь с методом непосредственной оценки , рассмотрите схемы
омметров, показания которых зависят
или не зависят от
напряжения источника питания.
Неотъемлемой частью электротехнических установок является
заземление. Величина сопротивления заземления не должна
превышать некоторого, определенного для каждой установки.
Значения, так как в противном случае обслуживание установки
становится небезопасным. Поэтому на практике проводится
периодическое измерение сопротивления заземления установок.
Вопросы для самоконтроля
1. Каким образом подразделяются сопротивления по величине?
2. Каковы
особенности
сопротивлений?
измерения
малых
и
больших
3. Как измерить величину сопротивления изоляции установок
не находящихся под рабочим напряжением?
18
Измерение
параметров
и
полупроводниковых
приборов,
микросхем.
характеристик
интегральных
При изучении данной темы необходимо рассмотреть
основные параметры полупроводниковых приборов; диодов,
транзисторов и т.д. Многие устройства, с которыми
приходится
иметь
дело
электротехнику
собраны
с
применением изделий электронной промышленности. Чаще
всего они выходят из строя из-за неисправностей в силовых
цепях, где протекают большие токи.
Неисправные полупроводниковые диоды и стабилитроны
обладают односторонней проводимостью, а большинство
неисправных – двусторонней проводимостью. Возможен
также внутренний обрыв. Для выявления неполадок диода
один из его выводов отпаивают от печатной схемы и
пользуясь омметром проверяют наличие односторонней
проводимости диода. Выявление неполадок стабилитронов
выполняют включением тока питания платы и измеряют
рабочее напряжение на стабилитроне: если оно окажется в
пределах нормального значения ,то стабилитрон исправен.
Вопросы для самоконтроля:
1.Каким
прибором
можно
проверить
полупроводниковых приборов?
2.Каким
образом
выявляются
конденсаторов, транзисторов.
работоспособность
неисправности
диодов,
3.Опишите
метод
баллистического
гальванометра
определении неисправности конденсаторов.
при
Лабораторная работа №12
Измерение сопротивления изоляции
кабелей и электрических машин.
проводов,
Вопросы для самоконтроля
1. Поясните
метод
мегомметром.
измерения
2. Чем можно контролировать
постоянного тока?
сопротивления
изоляцию
в
изоляции
установках
Лабораторная работа №13
Измерение сопротивления различными приборами
Вопросы для самоконтроля:
1. Поясните метод
сопротивлений.
вольтметра-амперметра
при
измерении
2. Почему малое сопротивление нельзя измерить одинарным
мостом.
3. Поясните метод
потенциометра.
измерения
сопротивления
Лабораторная работа №14
19
с
помощью
Измерение параметров полупроводниковых приборов
1.
2.
Вопросы для самоконтроля:
В каких режимах измеряют параметры малого сигнала
транзистора?
По какой схеме включения измеряется начальный ток
коллекторного перехода?
Лабораторная работа №15
Измерение параметров катушек индуктивности
Определение взаимной индуктивности с помощью амперметра и
вольтметра.
Вопросы для самоконтроля:
1. Поясните принцип измерения взаимной индуктивности методом
последовательного соединения катушек.
Раздел 4. Автоматизация измерений
Основные
направления
автоматизации
измерительного
процесса
Основные направления автоматизации измерений связаны с
необходимостью за ограниченное время одновременно измерять,
регистрировать значительное число параметров и перерабатывать
большие потоки информации. Автоматизация методов и средств
измерений
привела
к
созданию
магистрально-модульных
измерительно-вычислительных комплексов. Одним из достижений
измерительной техники является использование в измерительной
технике встроенных микропроцессоров. Наличие микропроцессоров
дает возможность полностью автоматизировать работу цифровых
измерительных приборов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите виды измерительных систем.
2. Что такое измерительно-информационная система?
3. Поясните принцип работы измерительной системы.
20
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
При выполнении
контрольной работы необходимо соблюдать
следующие требования:
1. Написать условие задачи и поставленные в контрольной работе
вопросы.
2. Перед вычислением привести формулы, а затем уже сами
вычисления в развернутом виде. Обязательно указать размерность
(единицы измерения величин, входящих в формулу). Расчеты
производить в системе СИ. Необходимые для решения величины и
коэффициенты, не указанные в задании, принимаются на основании
учебного материала со ссылкой на источник. Все вычисления
выполняются на микрокалькуляторе с точностью не более трех знаков
после запятой.
3. Работа должна быть написана чернилами, схемы вычерчены
карандашом с соблюдением требований ГОСТ.
4. В тетради необходимо оставлять поля для замечаний и место в
конце работы для заключения рецензента.
5. Контрольная работа должна иметь
литературы, дату и подпись студента.
список
используемой
6. Не зачтенная контрольная работа дорабатывается или исправляется
и высылается на повторную рецензию.
21
ЗАДАНИЕ 1. Необходимо письменно ответить на вопрос, согласно
номера своего варианта.
Вариант 1.
1. Роль и значение измерений в науке и технике. Автоматизация
измерений
2. Электронно-лучевой
осциллограф.
Структурная
схема.
Назначение основных узлов.
3. Описать метод петли Муррея и привести схему при определении
места повреждения изоляции кабеля.
Вариант 2.
1.Дать определение и пояснить, что изучает метрология.
2.Привести схему измерительного механизма электромагнитной
системы. Описать принцип работы.
3.Описать ваттметровый метод определения потерь в стали. Привести
схему.
Вариант 3.
1.Описать методы и виды измерений.
2.Привести схему измерительного механизма электродинамической
системы. Пояснить принцип работы.
3.Привести схему измерения ЭДС компенсационным методом.
Пояснить её работу.
Вариант 4.
1.Перечислить методы измерений тока и напряжения. Привести и
пояснить схемы при использовании данного метода.
2. Дать определение и пояснить значение эталонов и мер
электрических величин.
3.Устройство, режим работы и применение измерительного
трансформатора тока. Привести схему включения измерительного
22
трансформатора тока.
Вариант 5.
1.Привести схему и описать метод измерения изоляции установки
находящейся под рабочим напряжением.
2.Привести структурную схему электронного вольтметра. Пояснить
назначение основных узлов.
3.Каким образом расширяют предел измерения приборов
электромагнитной системы. Привести схемы и дать пояснения.
Вариант 6.
1.Устройство и принцип действия приборов электростатической
системы. Область применения. Достоинства и недостатки.
2.Опишите методы амперметра, вольтметра, ваттметра и
баллистического гальванометра при измерении емкости.
3.Привести схему включения при измерении активной мощности с
помощью двух одноэлементных ваттметров. Пояснить принцип
работы.
Вариант 7.
1. Описать устройство и принцип действия измерительного
механизма приборов магнитоэлектрической системы. Область
применения.
Достоинства
и
недостатки
приборов
магнитоэлектрической системы.
2. Привести схемы включения и пояснить методы измерения
сопротивлений.
3. Устройство и принцип действия индукционного счетчика
активной энергии. Привести схему включения счетчика в однофазную
цепь.
Вариант 8.
1.Привести схему и пояснить метод измерения сопротивления
изоляции установок не находящихся под рабочим напряжением.
2.Привести схему включения ваттметра, вольтметра и амперметра
23
через измерительные трансформаторы при измерении мощности.
3.Доказать, что индукционный счетчик не может работать в цепях
постоянного тока.
Вариант 9.
1.Пояснить принцип измерения изоляции установок не находящихся
под рабочим напряжением.
2.Каким образом расширяется предел измерения приборов? Привести
схемы.
3.Измерение неэлектрических величин. Привести пример.
Вариант 10.
1.Измерение мощности ваттметром в цепях постоянного и
переменного тока.. Привести схемы включения прибора.
2.Принцип работы и структурная схема цифрового вольтметра с
время-импульсным АЦП.
3.Измерение сопротивления изоляции методом петли Муррея.
Привести схему.
Вариант 11.
1.Дать определение
и привести формулы для вычисления
абсолютной, относительной и приведенной погрешности. Пояснить
причины возникновения погрешностей при измерениях.
2.Привести схему и описать принцип измерения сопротивления с
помощью двойного моста.
3.Термоэлектрический способ измерения температуры.
Вариант 12.
1.Измерение реактивной мощности трехфазной установки с помощью
активных ваттметров. Привести схему измерения.
2.Пояснить конструкцию и назначение узлов и деталей
электромеханических аналоговых приборов.
3.Привести схемы включения приборов для измерения больших и
малых сопротивлений.
24
Вариант 13.
1.Определение активного сопротивления и индуктивности с помощью
вольтметра, амперметра и ваттметра.
2.Привести схемы включения и пояснить принцип измерения емкости
с помощью вольтметра, амперметра и ваттметра.
3.Измерение температуры с помощью термометров сопротивления.
Вариант 14.
1.Привести структурную схему и пояснить принцип работы
электронно-лучевого осциллографа.
2.Начертить схему и описать работу электродинамического
фазометра.
3.Измерительные мосты. Классификация, назначение и принцип
действия.
Вариант 15.
1.Привести структурную схему и пояснить принцип работы цифровых
измерительных приборов с микропроцессорным управлением.
2.Особенности измерения сопротивления заземляющих устройств.
3.Принцип действия и конструкция резистивных, индуктивных и емкостных
преобразователей.
Вариант 16..
1.Привести схему и описать метод измерения изоляции повышенным
напряжением переменного тока.
2.Описать косвенный метод определения коэффициента мощности в цепях
переменного тока.
3.Методы и виды измерений.
Вариант 17.
1.Привести схему включения трехфазного ферродинамического
ваттметра для измерения мощности в цепях переменного тока.
2.Привести схемы включения однофазного счетчика непосредственно
в цепь и с помощью измерительных трансформаторов тока и
напряжения. Описать устройство и принцип работы однофазного
индукционного счетчика активной энергии.
3.Описать способы применения шунтов и добавочных резисторов.
Привести схемы включения.
25
Вариант 18.
1.Привести схемы включения и описать принцип измерения
сопротивления проводников, изоляции и грунта.
2.Привести схемы включения и описать методы измерения силы
постоянного тока.
3.Описать метод определения взаимной индуктивности с помощью
вольтметра и амперметра. Привести схемы включения приборов.
Вариант 19.
1.Измерение сопротивления с помощью потенциометра. Привести схему
измерения и пояснить принцип работы.
2.Использование измерительных трансформаторов в цепях переменного
тока.
3.Измерение активной мощности ваттметром, вольтметром и амперметром
через измерительные трансформаторы.
Вариант 20.
1.Устройство и принцип действия индукционного счетчика активной
энергии. Схема включения счетчика в однофазную цепь. Определение
погрешностей счетчика.
2.Привести схему для измерения сопротивления изоляции установки
находящейся под рабочим напряжением.
3.Погрешности измерений. Классификация и учет погрешностей.
Вариант 21.
1.Компенсаторы постоянного и переменного тока.
2.Привести структурную схему и пояснить принцип работы
цифрового частотомера.
3.Измерение коэффициента мощности и угла сдвига фаз.
Вариант 22.
1.Измерение сопротивления мостом постоянного тока.
2.Привести схему измерения мощности одним ваттметром в трехфазной
цепи с созданием искусственной точки.
3.Измерение неэлектрических величин с использованием преобразователей.
26
Задание 2. Привести решение задачи.
Вариант 1.
1.Образцовый и лабораторный амперметры соединены последовательно.
Показания образцового прибора равно 5 А, показания лабораторного
прибора равно 5,07 А. Найти абсолютную и относительную погрешности
измерения лабораторным прибором, если погрешностью измерения
образцовым прибором можно пренебречь.
2.Известно, что 1280 оборотов диска увеличивают показания счетчика
электрической энергии на 1 кВт/ч. Образцовый ваттметр, включенный в
электрическую сеть, стабильно показывает 600 Вт. Диск счетчика,
включенного в ту же сеть, делает 129 оборотов за 10 мин. Найти
абсолютную и относительную погрешности измерений энергии.
3.Для определения параметров катушки индуктивности измерены на
переменном токе промышленной частоты равной 50 Гц: ток, протекающий
через катушку, равный 2.1 А, падение напряжения на катушке, равное 50 В,
потребляемая мощность, равная 70 Вт. Найти активное сопротивление и
индуктивность катушки.
Вариант 2.
1.Измерительный прибор без шунта, сопротивлением 0.28 Ом имеет шкалу
делений, цена деления 0.01 а/дел. Определить цену деления этого прибора и
предельную величину измеряемого тока при включении шунта
сопротивлением 0.02 Ом. Привести схему измерительного прибора с
шунтом.
2.Вольтметр имеет класс точности 2.5 и предел измерения 300 В. Найти
допустимые значения относительной погрешности измерения, если значения
измеренного напряжения оказались : U1=30 B в первом случае, U2=250 B во
втором случае.
3.Миллиамперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения 30
мА и внутренним сопротивлением 1 Ом имеет равномерную шкалу,
разбитую на 100 делений. Что надо сделать, чтобы прибор использовать в
качестве вольтметра с пределом измерения 600 В? Найти цену деления
вольтметра.
27
Вариант 3.
1.Перевести числа 111001101 и 100001 из двоичной системы счисления в
десятичную.
2.Амперметр с пределом измерения 5А, с ценой деления шкалы 0.05 А и
внутренним сопротивлением 0,02475 Ом предполагается использовать для
измерения в цепях, где значения токов порядка 400 А. подобрать шунт и
найти цену деления.
3.Определить относительную погрешность измерения токов 0.5 А и 4 А,
амперметром с пределом измерения 5 А. Класс точности прибора 1.5.
Вариант 4
1.
Мощность потребляемая нагрузочным сопротивлением 9,9 Ом,
измеряется с помощью вольтметра и амперметра. Вольтметр
показывает 120 В, амперметр 12 А. Рассчитать мощность
выделяющуюся в сопротивлении. Найти погрешности измерения
мощности.
2.Для определения параметров катушки индуктивности измерены
вначале на постоянном, затем на переменном токах промышленной
частоты f=50 Гц, в первом случае ток равен 1,5 А, напряжение 110 В,
во втором случае ток равен 2 А, напряжение 220 В. Найти активное
сопротивление и индуктивность катушки, а также максимально
возможную погрешность измерения, если все приборы имеют
допустимую погрешность 1%, а пределы измерения 3 А и 300 В.
3.Выполнить перевод чисел 22 и 47 из десятичной системы счисления
в двоичную. Провести проверку перевода.
Вариант 5
1.Для измерения мощности в сети с повышенным напряжением
ваттметр включен через трансформаторы тока 150/5 А и напряжения
1000/100 В. Допустимая относительная погрешность ваттметра 1.5%.
Найти Абсолютную и относительную погрешности измерения
28
энергии. Привести схему включения.
2.Для измерения параметров катушки индуктивности измерены
показания приборов : мошнеость-144 Вт, ток-6 А, напряжение – 42 В.
Частота тока 50 Гц. Определить активное сопротивление и
индуктивность катушки.
3.В три плеча четырехплечего моста включены магазины образцовых
сопротивлений, а в четвертое – неизвестное сопротивление Rх.
Стрелка гальванометра установилась на нуле при следующих
значениях сопротивлений: R1=R2=10 Ом, R3=17,2 Ом. Определить
значение сопротивления Rх. Привести схему измерения.
Вариант 6.
1.
Для определения значения сопротивления R собрана схема. Получены
следующие показания приборов: I=1,6 A, U=8 B.
Найти значение R и погрешности измерения, если внутреннее
сопротивление вольтметра 20 кОм.
2.Электрожинамический ваттметр со шкалой 150 делений, с пределом
измерения по току 5А и по напряжению 300 В показывает 90 делений.
Найдите значение мощности, измеренной ваттметром.
3.Выполнить перевод чисел 10010111 и 11110 из двоичной системы
счисления в десятичную.
Вариант 7.
1.При вычислении сопротивления показания амперметра и вольтметра
оказались следующими: I=0,016 A, U=80 B. Найти значение сопротивления и
погрешность измерения.
2.Показания счетчика электрической энергии изменяются на 1 кВт/ч, когда
диск делает 1280 оборотов. Счетчик и ваттметр включены последовательно.
Ваттметр показывает 240 Вт. В течении 10 мин счетчик сделал 50 оборотов.
Определить абсолютную и относительную погрешность измерения энергии,
потребляемые нагрузкой за 10 мин.
3.Амперметр с пределом измерения 5А, с ценой деления шкалы 0,05 А и
29
внутренним сопротивлением 0,02475 Ом предполагается использовать для
измерения в цепях, где значения токов порядка 400 А. Подобрать шунт и
найти цену деления.
Вариант 8.
1.Для измерения сопротивления были измерены ток в нем с относительной
погрешностью 1% и мощность потерь в нем с относительной погрешностью
1,5%. Вычислить наибольшую возможную относительную погрешность при
измерении сопротивления.
2.Выполнить перевод чисел 105 и 24 из десятичной системы счисления в
двоичную. Произвести проверку перевода.
3.Миллиамерметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения 30
мА и внутренним сопротивление 1 Ом имеет равномерную шкалу, разбитую
на 100 делений. Что надо сделать, чтобы прибор использовать в качестве
вольтметра с пределом измерения 600 В? Найти цену деления
Вариант 9.
1.Вольтметр имеет класс точности 1,5 и предел измерения 400 В. Найти
допустимые значения относительной погрешности измерения, если значения
измеренного напряжения в первом случае оказались 25 В, во втором случае
340 В.
2.К трехфазному трансформатору подключены электродвигатель с
номинальной мощностью 15 кВт, имеющий КПД 0,87 и соsφ=0,83, а также
электрические лампы мощностью 40 Вт каждая по 200 ламп в фазе.
Приемники соединены звездой. Найти токи в линии и полную мощность
трансформатора, если линейное напряжение 380 В.
3.Выполнить перевод чисел 19 и 47 из десятичной системы счисления в
двоичную. Произвести проверку перевода.
Вариант 10.
1.Для измерения мощности в сети с повышенным напряжением ваттметр
включен через трансформатор тока 200/10 А и напряжения 1000/100 В.
Допустимая относительная погрешность ваттметра 1.0%. Найти мощность в
сети, если показания ваттметра 200 вт. Определить возможную абсолютную
погрешность измерения мощности. Привести схему включения прибора.
2.Для измерения параметров катушки индуктивности собрана схема
30
Измерения проводились вначале на постоянном , затем на переменном
токах промышленной частоты 50 Гц. В первом случае I=1,5 A, U=110 B, во
втором I=2 A, U=220 B. Найти активное сопротивление и индуктивность
катушки, а также максимально возможную погрешность измерения
активного сопротивления, если все приборы имеют допустимую
относительную погрешность 1%, а пределы измерения 3 А и 300 В.
3.Сопротивление изоляции двухпроводной линии, работающей под
напряжением 120 В, измерялось вольтметром с внутренним сопротивлением
40 кОм. Напряжение между каждым проводом и землей оказалось равным
соответственно U1=30 B, U2=80B. Определить значение сопротивления
изоляции относительно земли и оценить качество изоляции.
Вариант 11.
1.Показания счетчика электрической энергии изменяются на 1 кВт/ч, когда
диск сделает 1280 оборотов. Счетчик и ваттметр включены последовательно.
Ваттметр стабильно показывает 300 Вт. В течении 5 мин счетчик сделал 30
оборотов. Определить абсолютную и относительную погрешности
измерения энергии, потребляемые нагрузкой за 5 мин.
2.Для определения параметров катушки индуктивности измерены на
переменном токе промышленной частоты 50 Гц, ток, протекающий через
катушку, I=2 А, падение напряжения на катушке U=50 B и потребляемая
мощность Р=70 Вт. Найти активное сопротивление R и индуктивность L.
3.Выполнить перевод чисел 44 и 12 из десятичной системы счисления в
двоичную. Провести проверку перевода.
Вариант 12.
1.Миллиамперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения 40
мА и внутренним сопротивлением 2 Ом имеет равномерную шкалу,
разбитую на 200 делений. Что надо сделать, чтобы прибор использовать в
качестве вольтметра с пределом измерения 700 В. Найти цену деления
вольтметра.
2.Для измерения сопротивления были измерены ток в нем с относительной
погрешностью 1 % и мощность потерь в нем с относительной погрешностью
2%. Вычислить наибольшую возможную относительную погрешность при
измерении сопротивления.
3.
31
В данной схеме отсчитаны следующие показания приборов :Р=660 Вт,
U=220 B, I=6А. Определить выражение для мгновенного значения тока, если
начальная фаза напряжения равна нулю.
Вариант 13.
1.Образцовый и лабораторный амперметры соединены последовательно.
показания образцового прибора 10 А, показания лабораторного прибора
10.5 А. Найти абсолютную и относительную погрешности измерения
лабораторным прибором.
2.Для измерения мощности в сети с повышенным напряжением ваттметр
включен через трансформатор тока 300/10 А и напряжения 3000/100.
Допустимая относительная погрешность ваттметра 2%. Найти мощность в
сети, если показания ваттметра равны 300 Вт. Определить возможную
абсолютную погрешность. Привести схему включения прибора.
3.Выполнить перевод чисел 11101 и 1000011111 из двоичной системы
счисления в десятичную
Вариант 14.
1.Вычислить наибольшую возможную относительную погрешность
определения тока в неразветвленной части, если измеряются токи в двух
параллельных ветвях амперметрами класса точности 1.5 на номинальный
ток 100 А. Показания приборов: I1=60 A, I2=50 A. Составить схему
включения приборов.
2.Амперметр с пределом измерения 5А, с ценой деления шкалы 0.05 А и
внутренним сопротивлением 0.02475 Ом предполагается использовать для
измерений в цепях, где значения токов порядка 400 А. Подобрать шунт и
найти цену деления.
3.Известно, что 1280 оборотов диска увеличивают показания счетчика
электрической энергии на 1 кВт/ч. Образцовый ваттметр, включенный в
электрическую сеть, стабильно показывает 700 вт. Диск счетчика.
Включенного в ту же сеть делает 130 оборотов за 8 мин. Найти абсолютную
и относительную погрешности измерения энергии.
Вариант 15.
32
1.Рассчитайте сопротивление шунта к амперметру, имеющему предел
измерения 10 А, если внутреннее сопротивление амперметра 0,015 Ом и
требуется расширить предел его измерения до 50А.
2.Для измерения параметров катушки индуктивности проводились
измерения тока и напряжения , сначала на постоянном ,потом на
переменном токе. В первом случае :I=1,5 A, U=110 B, во втором случае : I=2
A, U=220 B.
Частота равна 50 Гц. Найти активное сопротивление и индуктивность
катушки, а также максимально возможную погрешность измерения
активного
сопротивления
, если все приборы имеют допустимую относительную погрешность 1%, а
пределы измерения 3А и 300 В.
3.Выполнить перевод чисел 98 и 13 из десятичной системы счисления в
двоичную. Произвести проверку перевода.
Вариант 16.
1.Измерительный прибор без шунта сопротивлением 0.28 Ом имеет шкалу в
50 делений, цена деления 0,01 А/дел. Определить цену деления этого
прибора и предельную величину измеряемого тока при включении шунта
сопротивлением 0,02 Ом. Привести схему измерительного прибора с
шунтом.
2.Образцовый и лабораторный амперметры соединены последовательно.
Показание образцового прибора равно 5А, показания лабораторного прибора
равно 5.07 А.
Найти абсолютную и относительную погрешности измерения лабораторным
прибором, если погрешность измерения образцовым прибором пренебречь.
3.Выполнить перевод чисел 57 и 11 из десятичной системы счисления в
двоичную. Произвести проверку перевода.
Вариант 17.
1.Известно, что 1280 оборотов диска увеличивают показания счетчика
электрической энергии на 1 кВт/ч. Образцовый ваттметр, включенный в
электрическую сеть, стабильно показывает 600 Вт. Диск счетчика,
включенного в ту же сеть, делает 129 оборотов за 10 мин.
Найти абсолютную и относительную погрешности измерения энергии,
считая. Что погрешностью образцового ваттметра и часов можно
пренебречь.
2.Амперметр с пределом измерения 5А, с ценой деления 0.05А и внутренним
Сопротивлением 1Ом имеет равномерную шкалу, разбитую на 100 делений.
Что надо сделать, чтобы прибор использовать в качестве вольтметра с
пределом измерения 600 В? Найти цену деления вольтметра.
3.Для измерения параметров катушки индуктивности собрана схема
33
Измерения производились вначале на постоянном , затем на переменном
токах промышленной частоты 50 Гц. В первом случае ток равен 1,5А,
напряжение 110 В; во втором ток-2А, напряжение 220В.
Найти активное сопротивление и индуктивность катушки, а также
максимально возможную погрешность измерения активного сопротивления,
если все приборы имеют допустимую относительную погрешность 1%, а
пределы измерения 3А и 300В.
Вариант 18.
1.Для определения параметров катушки индуктивности измерены на
переменном токе промышленной частоты 50 Гц, ток, протекающий через
катушку равен 2.1 А, падение напряжения на катушке 50В, потребляемая
мощность 70 Вт.
Найти активное сопротивление и индуктивность катушки.
2.Вольтметр имеет класс точности 2,5 и предел измерения 300В. Найти
допустимые значения относительной погрешности измерения, если значения
измеренного напряжения оказались: в случае а) 30В; в случае б) 250В.
3.Для измерения мощности в сети с повышенным напряжением ваттметр
включен через трансформаторы тока 150/5А и напряжения 1000/100.
Допустимая относительная погрешность ваттметра 1.5%.
Найти мощность в сети, если показания ваттметра 170 Вт.
Вариант 19.
1.Амперметр с пределом измерения 5А, с ценой деления шкалы 0.05А и
внутренним сопротивлением 0,02475 Ом предполагается использовать для
измерения в цепях, где значения токов порядка 400А. Подобрать шунт и
найти цену деления.
2.Выполнить перевод чисел 111011010 и 00011111 из двоичной системы
счисления в десятичную.
3.Мощность, потребляемая нагрузочным сопротивлением 9.9 Ом,
измеряется с помощью вольтметра и амперметра. Вольтметр показывает
120В, амперметр 12А.
34
Считая, что показания приборов не содержат погрешностей, подсчитать
мощность, выделяющуюся в сопротивлении. Найти погрешность измерения
мощности. Привести схему включения приборов.
Вариант 20.
1.Для определения параметров катушки индуктивности измерены на
переменном токе промышленной частоты 50Гц, ток, протекающий через
катушку, равен 4А, падение напряжения на катушке равно 60В,
потребляемая мощность 100 Вт.
Найти активное сопротивление и индуктивность катушки.
2.В три плеча четырехплечего моста включены магазины образцовых
сопротивлений, а в четвертое –неизвестное сопротивление Rх. Стрелка
гальванометра установилась на нуле при следующих значениях
сопротивлений: R1=R2=10 ОМ, R3= 17,2 Ом. Определить значение
сопротивления Rх. Привести схему измерения.
3. Показания счетчика электрической энергии изменяются на 1 кВ/ч, когда
диск сделает 1280 оборотов. Счетчик и ваттметр включены так, что ваттметр
стабильно показывает 240 Вт. В течении 10 мин счетчик сделал 50 оборотов.
Определить абсолютную и относительную погрешность измерения энергии.
Вариант 21.
1.Миллиамперметр магнитоэлектрической системы с пределом
измерения 30 мА и внутренним сопротивлением 1 Ом имеет
равномерную шкалу, разбитую на 100 делений.
Что надо сделать, чтобы прибор использовать в качестве вольтметра с
пределом измерения 600 В? Найти цену деления вольтметра.
2.Выполнить перевод чисел 121 и 10 из десятичной системы
счисления в двоичную. Произвести проверку перевода.
3.Для определения значения сопротивления собрана схема
Получены показания приборов: ток -0.016 А, напряжение 80 В.
Найти значение сопротивления и погрешность измерения.
Внутреннее сопротивление вольтметра 20 кОм.
35
Вариант 22.
1.Последовательно с вольтметром включено добавочное
сопротивление, расширяющее пределы измерения с 15 до 150В.
Значение добавочного сопротивления 180 кОм. При поверке прибора
с добавочным сопротивлением абсолютная погрешность на всех
точках шкалы не превысила 2В. Определить внутреннее
сопротивление вольтметра. относительную погрешность при
измерении максимально допустимого напряжения.
2.Провизвести перевод чисел 111111101 и 00011 из десятичной
системы счисления в двоичную.
3.Для измерения мощности в сети с повышенным напряжением
ваттметр включен через трансформаторы тока 150/5А и напряжения
1000/100. Допустимая относительная погрешность ваттметра 1.5% .
Найти мощность в сети. Если показания ваттметра равны 180 Вт.
определить возможную абсолютную погрешность измерения
мощности сети.
36
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
Классификация средств измерения.
Принцип действия измерительных мостов.
Виды и методы измерений.
Выбор и применение осциллографов.
Классификация погрешностей измерения.
Импульсные генераторы сигналов.
Погрешности средств измерений.
Измерение электрической энергии.
Характеристики электроизмерительных приборов.
Компенсаторы постоянного и переменного тока.
Структура цифрового измерительного генератора.
Основные направления автоматизации измерительного процесса.
Высокочастотные генераторы сигналов.
Устройство и принцип действия приборов магнитоэлектрической системы.
Электронно-лучевая трубка. Устройство и принцип действия.
Устройство и принцип действия приборов электромагнитной системы.
Структура электронно-лучевого осциллографа.
Устройство и принцип действия выпрямительных приборов.
Основные узлы электронно-лучевых осциллографов.
Измерение параметров и характеристик полупроводниковых приборов.
Измерительные комплексы и системы.
Устройство и принцип действия приборов индукционной системы.
Импульсные генераторы сигналов.
Схемы включения счетчиков электрической энергии.
37
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
Цифровые частотомеры. Измерение частоты.
Расширение пределов измерения электроизмерительных приборов в цепях
постоянного тока.
Измерение периода цифровыми частотомерами.
Принципы построения низкочастотных цифровых генераторов.
Расширение пределов измерения электроизмерительных приборов в цепях
переменного тока.
Способы измерения токов и напряжения.
Низкочастотные измерительные генераторы синусоидальных сигналов.
Измерение сопротивления косвенными методами.
Измерение напряжения различными методами.
Универсальные одноканальные осциллографы.
Принцип действия автоматических компенсаторов постоянного тока.
Измерение сопротивления изоляционных материалов.
Аналоговые запоминающие осциллографы.
Цифровые частотомеры.
Измерение активной мощности в однофазных цепях переменного тока.
Измерение параметров конденсаторов и катушек индуктивности.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях с произвольной
нагрузкой.
Особенности измерения заземляющих устройств.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях с симметричной
нагрузкой.
Измерение фазового сдвига и коэффициента мощности.
Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях.
Измерение активной энергии в однофазных цепях переменного тока.
Информационно-измерительные комплексы и системы.
Измерение сдвига по фазе осциллографом.
Методы измерения частоты переменного тока.
Электродинамические фазометры.
38
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Т.М.Алиев, А.А.Тер-Хачатуров «Измерительная техника»,Москва «Высшая школа», 1991.
2. Ю.Шульц, «Электроизмерительная техника, 1000 понятий для
практиков»,-Москва: Энергоатомиздат, 1989.
3.П.К. Хромоин «Электротехнические измерения», - Москва
«Форум», 2008..
4. Э.Г. Атамалян «Приборы и методы электрических измерений»,
- Москва «Дрофа», 2005.
39
2010 г.
40