Прямые измерения электрического сопротивления

Виды и методы электрических измерений

При изучении электротехники приходится иметь дело с электрическим, магнитными и механическими величинами и измерять эти величины.

Измерить электрическую, магнитную или какую-либо иную величину — это значит сравнить ее с другой однородной величиной, принятой за единицу.

В этой статье рассмотрена классификация измерений, наиболее важная для теории и практики электрических измерений. К такой классификации можно отнести классификацию измерений с методологической точки зрения, т. е. в зависимости от общих приемов получения результатов измерений (виды или классы измерений), классификацию измерений в зависимости от использования принципов и средств измерений (методы измерений) и классификацию измерений в зависимости от динамики измеряемых величин.

Виды электрических измерений

В зависимости от общих приемов получения результата измерения делятся на следующие виды: прямые, косвенные и совместные.

К прямым измерениям относятся те, результат которых получается непосредственно из опытных данных. Прямое измерение условно можно выразить формулой Y = Х, где Y — искомое значение измеряемой величины; X — значение, непосредственно получаемое из опытных данных. К этому виду измерений относятся измерения различных физических величин при помощи приборов, градуированных в установленных единицах.

Например, измерения силы тока амперметром, температуры — термометром и т. д. К этому виду измерений относятся и измерения, при которых искомое значение величины определяется непосредственным сравнением ее с мерой. Применяемые средства и простота (или сложность) эксперимента при отнесении измерения к прямому не учитываются.

Косвенным называется такое измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенных измерениях числовое значение измеряемой величины определяется путем вычисления по формуле Y = F (Xl, Х2 . Х n ), где Y — искомое значение измеряемой величины; Х 1 , Х2, Х n — значения измеренных величин. В качестве примера косвенных измерений можно указать на измерение мощности в цепях постоянного тока амперметром и вольтметром.

Совместными измерениями называются такие, при которых искомые значения разноименных величин определяются путем решения системы уравнений, связывающих значения искомых величин с непосредственно измеренными величинами . В качестве примера совместных измерений можно привести определение коэффициентов в формуле, связывающей сопротивление резистора с его температурой: Rt = R20 [1+α (T1-20)+β(T1-20)]

Методы электрических измерений

В зависимости от совокупности приемов использования принципов и средств измерений все методы делятся на метод непосредственной оценки и методы сравнения.

Сущность метода непосредственной оценки заключается в том, что о значении измеряемой величины судят по показанию одного (прямые измерения) или нескольких (косвенные измерения) приборов, заранее проградуированных в единицах измеряемой величины или в единицах других величин, от которых зависит измеряемая величина.

Простейшим примером метода непосредственной оценки может служить измерение какой-либо величины одним прибором, шкала которого проградуирована в соответствующих единицах.

Вторая большая группа методов электрических измерений объединена под общим названием методов сравнения . К ним относятся все те методы электрических измерений, при которых измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Таким образом, отличительной чертой методов сравнения является непосредственное участие мер в процессе измерения.

Методы сравнения делятся на следующие: нулевой, дифференциальный, замещения и совпадения.

Нулевой метод — это метод сравнения измеряемой величины с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на индикатор доводится до нуля. Таким образом, при достижении равновесия наблюдается исчезновение определенного явления, например тока в участке цепи или напряжения на нем, что может быть зафиксировано при помощи служащих для этой цели приборов — нуль-индикаторов. Вследствие высокой чувствительности нуль-индикаторов, а также потому, что меры могут быть выполнены с большой точностью, получается и большая точность измерений.

Примером применения нулевого метода может быть измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.

При дифференциальном методе , так же как и при нулевом, измеряемая величина сравнивается непосредственно или косвенно с мерой, а о значении измеряемой величины в результате сравнения судят по разности одновременно производимых этими величинами эффектов и по известной величине, воспроизводимой мерой. Таким образом, в дифференциальном методе происходит неполное уравновешивание измеряемой величины, и в этом заключается отличие дифференциального метода от нулевого.

Дифференциальный метод сочетает в себе часть признаков метода непосредственной оценки и часть признаков нулевого метода. Он может дать весьма точный результат измерения, если только измеряемая величина и мера мало отличаются друг от друга.

Например, если разность этих двух величин равна 1 % и измеряется с погрешностью до 1 %, то тем самым погрешность измерения искомой величины уменьшается до 0,01%, если не учитывать погрешности меры. Примером применения дифференциального метода может служить измерение вольтметром разности двух напряжений, из которых одно известно с большой точностью, а другое является искомой величиной.

Метод замещения заключается в поочередном измерении искомой величины прибором и измерении этим же прибором меры, воспроизводящей однородную с измеряемой величину. По результатам двух измерений может быть вычислена искомая величина. Вследствие того что оба измерения делаются одним и тем же прибором в одинаковых внешних условиях, а искомая величина определяется по отношению показаний прибора, в значительной мере уменьшается погрешность результата измерения. Так как погрешность прибора обычно неодинакова в различных точках шкалы, наибольшая точность измерения получается при одинаковых показаниях прибора.

Примером применения метода замещения может быть измерение сравнительно большого электрического сопротивления на постоянном токе путем поочередного измерения силы тока, протекающего через контролируемый резистор и образцовый. Питание цепи при измерениях должно производиться от одного и того же источника тока. Сопротивление источника тока и прибора, измеряющего ток, должно быть очень мало по сравнению с изменяемым и образцовым сопротивлениями.

Метод совпадений — это такой метод, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Этот метод широко применяется в практике неэлектрических измерений.

Примером может служить измерение длины штангенциркулем с нониусом. В электрических измерениях в качестве примера можно привести измерение частоты вращения тела стробоскопом.

Укажем еще классификацию измерений по признаку изменения во времени измеряемой величины . В зависимости от того, изменяется ли измеряемая величина во времени или остается в процессе измерения неизменной, различаются статические и динамические измерения. Статическими называются измерения постоянных или установившихся значений. К ним относятся и измерения действующих и амплитудных значений величин, но в установившемся режиме.

Если измеряются мгновенные значения изменяющихся во времени величин, то измерения называются динамическими . Если при динамических измерениях средства измерений позволяют непрерывно следить за значениями измеряемой величины, такие измерения называются непрерывными.

Можно осуществить измерения какой-либо величины путем измерений ее значений в некоторые моменты времени t 1 , t2 и т. д. В результате окажутся известными не все значения измеряемой величины, а лишь значения в выбранные моменты времени. Такие измерения называются дискретными .

Измерение электрического сопротивления (режим омметра)

Омметр используют для измерения сопротивления электрической цепи, сопротивления резисторов и проверки целостности соединительных проводов. Омметром мультиметра можно измерять только активное сопротивление, реактивное сопротивление емкостей и индуктивностей переменному току измерить омметром нельзя. В отличие от режимов измерения тока и напряжения, начинать измерения омметром можно как с самого меньшего предела, так и с самого большого предела измерения. Даже в случае значительной «перегрузки» прибор не выйдет из строя.

При измерениях сопротивления мультиметр подключается параллельно участку цепи, сопротивление которого необходимо определить. При этом данная цепь должна быть полностью обесточена и в ней не должен протекать электрический ток. Иначе мультиметр выйдет из строя.

При работе с мультиметром в режиме измерения сопротивления необходимо помнить, что:

  1. Электрическая цепь, сопротивление которой требуется измерить омметром должна быть полностью обесточена.
  2. Чем ближе измеренное значение к выбранному пределу измерения, тем точнее результат измерения. При индикации на дисплее символа «1» (перегрузка) необходимо переключиться на больший предел измерений.
  3. При измерении малых сопротивлений необходимо учитывать сопротивление щупов.
  4. При измерении больших значений сопротивлений (МОм — миллионы Ом) возможно длительное установление показаний — постепенный медленный рост показаний до их номинального значения.

Исправность омметра проверяется замыканием щупов друг с другом. В этом случае прибор должен выдать показания близкие к нулю. Если при замыкании щупов мультиметр не показывает точного нуля (это может произойти из-за применения не родных щупов, разряда батарейки и т.п.) необходимо делать поправку к измеренному значению на величину ухода нуля.

10. Назовите и охарактеризуйте методы измерения электрических величин, приведите пример для каждого метода.

В зависимости от общих приемов получения результата измерения делятся на следующие виды: прямые, косвенные и совместные.

К прямым измерениям относятся те, результат которых получается непосредственно из опытных данных.

Например, измерение силы тока амперметром.

Косвенным называется такое измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Например, определение сопротивления по закону Ома R=U/Iесли ток и напряжение непосредственно измерили.

Совместными измерениями называются такие, при которых искомые значения разноименных величин определяются путем решения системы уравнений, связывающих значения искомых величин с непосредственно измеренными величинами.

Например, определение силы тока в системах с изменяющейся температурой путем решения уравнений:

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 30 ; Нарушение авторских прав

«Измерения активного электрического сопротивления»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ»

для студентов, обучающихся по специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств»

к выполнению лабораторной работы

«Измерения активного электрического сопротивления»

по дисциплине «Метрология, стандартизация и технические измерения»

для студентов, обучающихся по специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств»

Составитель: Ю.М.Пепякин, О.В.Соломенников

Данные методические указания предназначены для студентов Приборостроительного факультета при выполнении лабораторной работы «Измерения активного электрического сопротивления» по дисциплине «Метрология, стандартизация и технические измерения».

Приведены контрольные вопросы для подготовки к лабораторной работе.

1. Цель работы

Получение навыков измерения активного электрического сопротивления (да­лее сопротивления). Ознакомление с методами измерения сопротивления. Приобретение сведений об устройстве и характеристиках некоторых омметров.

2. Подготовка к работе (домашнее задание)

Смотрите так же:  Как пользоваться мультиметром 266 clamp meter

Изучить теоретический материал, относящийся к данной работе, по литературе [1], [2].

Для самопроверки готовности к выполнению работы сформулировать ответы на следующие вопросы, которые могут быть заданы:

Измерение электрического сопротивления постоянному току методами непосредственной оценки и сравнения с мерой.

Причины возникновения и способы учета погрешностей при прямых и косвенных измерениях электрического сопротивления.

Устройство, принцип действия и основные характеристики электромеха­нических омметров.

Устройство, принцип действия и основные характеристики электронных (аналоговых и цифровых) омметров.

Устройство, принцип действия и основные характеристики измерительных мостов постоянного тока.

Содержание и способы реализации методов измерения, используемых при выполнении работы.

Устройство и характеристики средств измерений, используемых при выполнении работы.

3. Краткие теоретические сведения. Сопротивление — один из важнейших параметров элек­трической цепи. Одни сопротивления сохраняют свои значения в различных условиях, другие, наоборот, изме­няются во времени, от температуры, от влажности и т. п. Поэтому при изготовлении электрических машин, аппаратов, приборов, при монтаже и эксплуатации электро­установок необходимо производить измерение сопротив­лений.

Прямые измерения сопротивления производятся как приборами непосред­ственной оценки — омметрами, так и методом сравнения с помощью измеритель­ных мостов. Омметры и мосты бывают электромеханическими, электронными и цифровыми.

Погрешность электромеханического омметра находится в диапазоне от одного до нескольких процентов, причем она неодинакова на разных участках шкалы и резко возрастает на обоих ее концах.

Цифровые омметры, как правило, входят в состав цифровых мультиметров. Такие омметры позволяют измерять сопротивления в диапазоне от десятых до­лей Ом до десятков МОм. Например, многопредельный омметр, входящий в со­став миниатюрного цифрового мультиметра М832, позволяет измерять сопро­тивления в диапазоне от 0,1 Ом до 2 МОм с приведенной погрешностью около 1%.

Одинарные мосты постоянного тока широко применяются для измерения со­противления средних значений (от 1 Ом до 10 10 Ом). Измерительный мост пред­ставляет собой стационарный или переносной прибор с набором магазинов со­противлений, соединенных в мостовую схему. Индикатором нуля обычно служит гальванометр магнитоэлектрической системы.

Разница между результатами измерения и истинным значением измеряемой величины называетсяабсолютной погрешностью измерения. Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой измерительного прибора. Абсолютную погрешность измерения сопротивления можно найти по формуле:

, (1)

где — абсолютная погрешность, Ом;

— сопротивление магазина сопротивлений, Ом;

— показания приборов (омметра, мультиметра и измерительного моста).

Относительная погрешность измерений: — отношение абсолютной погрешности к истинной величине. Определяется, как правило, в %. Относительную погрешность измерения сопротивления можно найти по формуле:

, (2)

Работа 16 Прямые измерения активного электрического сопротивления

Транскрипт

1 Работа 16 Прямые измерения активного электрического сопротивления 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1 Получение навыков измерения активного электрического сопротивления (далее сопротивления). Ознакомление с методами измерения активного сопротивления. Приобретение сведений об устройстве и характеристиках некоторых омметров. 2 СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Перед выполнением работы повторите вопросы обработки и представления результата прямых и косвенных измерений и ознакомьтесь со следующими вопросами: Измерение электрического сопротивления постоянному току методами непосредственной оценки и сравнения с мерой. Причины возникновения и способы учета погрешностей при прямых и косвенных измерениях электрического сопротивления. Устройство, принцип действия и основные характеристики электромеханических омметров. Устройство, принцип действия и основные характеристики электронных (аналоговых и цифровых) омметров. Устройство, принцип действия и основные характеристики измерительных мостов постоянного тока. Содержание и способы реализации методов измерения, используемых при выполнении работы. Устройство и характеристики средств измерений, используемых при выполнении работы. Прямые измерения сопротивления производятся как приборами непосредственной оценки омметрами, так и методом сравнения с помощью измерительных мостов. Омметры и мосты бывают электромеханическими, электронными и цифровыми. Основным элементом электромеханического омметра является магнитоэлектрический механизма или магнитоэлектрический логометр. В

2 2 зависимости от схемы они предназначены для измерения либо больших (от единиц Ом до десятков или сотен МОм), либо малых (менее 1Ом) активных сопротивлений. Многопредельные омметры могут объединять эти схемы в одном приборе. Логометрические омметры имеют достоинства, вытекающие из независимости показаний от напряжения питания. Погрешность омметров рассматриваемых типов обычно лежит в диапазоне от одного до нескольких процентов, причем она неодинакова на разных участках шкалы и резко возрастает на обоих ее концах. Большие сопротивления (до Ом) измеряются электронными мегаомметрами и терраомметрами, которые обычно включают в себя измерительные усилители, обеспечивающие высокое входное сопротивление прибора. Цифровые омметры, как правило, входят в состав цифровых мультиметров. Такие омметры позволяют измерять сопротивления в диапазоне от десятых долей Ом до десятков МОм. Например, многопредельный омметр, входящий в состав миниатюрного цифрового мультиметра М832, позволяет измерять сопротивления в диапазоне от 0,1 Ом до 2 МОм с приведенной погрешностью около 1 %. Одинарные мосты постоянного тока широко применяются для измерения сопротивления средних значений (от 1 Ом до Ом). Измерительный мост представляет собой стационарный или переносный прибор с набором магазинов сопротивлений, соединенных в мостовую схему (рис ). Индикатором нуля обычно служит гальванометр магнитоэлектрической системы. Гальванометр может быть встроенным в прибор или наружным, так же как батарея или блок питания. Погрешности резисторов, входящих в состав моста вносят основной вклад в погрешность измерения. Значительная погрешность, особенно при малых значениях измеряемых сопротивлений, может быть обусловлена влиянием сопротивления соединительных проводов, при помощи которых измеряемое сопротивление подключается к зажимам. Измерение больших сопротивлений затруднено малой чувствительностью схемы и влиянием паразитных проводимостей. Типичные значения приведенной погрешности при измерении сопротивления одинарным мостом составляют 0,005 1,0 %. Однако при измерении больших сопротивлений погрешность может составлять от 5% до 10 %. Для измерения малых сопротивлений применяют двойные мосты, схемы которых позволяют исключить влияние сопротивления проводников и контактов. Пределы

3 3 измерений двойных мостов охватывают область сопротивлений от 10-8 Ом до 1000 Ом, погрешность измерения составляет от 0,1% до 2 %. 3 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА Лабораторный стенд представляет собой LabVIEW компьютерную модель, располагающуюся на рабочем столе персонального компьютера. На стенде (рисунок 16.1) находятся модели электромеханического омметра, цифрового мультиметра, измерительного моста постоянного тока, магазина сопротивлений и трехпозиционного переключателя. Рисунок 16.1 Модель лабораторного стенда на рабочем столе компьютера при выполнении работы 16 (1-цифровой мультиметр, 2-магазин сопротивлений, 3-электромеханический омметр, 4-измерительный мост, 5-трехпозиционный переключатель). При выполнении работы модели средств измерений и вспомогательных устройств служат для решения описанных ниже задач. Модели электромеханического омметра и цифрового мультиметра используются при моделировании процесса прямых измерений активного

4 электрического сопротивления методом непосредственной оценки. 4 Модель измерительного моста постоянного тока используется при моделировании процесса прямых измерений активного электрического сопротивления методом сравнения с мерой. Модель магазин сопротивлений используется при моделировании работы регулируемой меры активного электрического сопротивления. В процессе выполнения работы модель трехпозиционного переключателя используется для моделирования различных схем электрического соединения измерительных приборов. Схема включения приборов при выполнении работы приведена на рисунок Рисунок 16.2 Схема соединений при выполнении работы 16 4 РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ 4.1. Запустите программу лабораторного практикума и выберите лабораторную работу LR3_8. На рабочем столе компьютера автоматически появится модель лабораторного стенда с моделями средств измерений и вспомогательных устройств (Рисeyjr 16.2) Cоздайте в среде MS Excel, лабораторный журнал, который служит для формирования отчета по результатам выполнения лабораторной работы.

5 Ознакомьтесь с расположением моделей отдельных средств измерений и других устройств на рабочем столе. Включите модели средств измерений и опробуйте их органы управления. В процессе опробования убедитесь в том, что измерительный мост можно сбалансировать, а показания электромеханического омметра и мультиметра меняются по мере изменения сопротивления магазина сопротивлений После того, как Вы убедитесь в работоспособности приборов, подготовьте к работе модель омметра, мультиметра и измерительного моста: Включите омметр (после включения на лицевой панели модели загорится световой индикатор). Откалибруйте омметр. Выберите режим измерения омметра, соответствующий минимальным измеряемым сопротивлениям («Ω») и подключите к входу прибора бесконечно большое сопротивление (разрыв цепи), затем ручкой «Уст.» установите стрелку на деление шкалы, обозначенное. Выберите режим измерения омметра, соответствующий максимальным измеряемым сопротивлениям («kω 100») и подключите к входу прибора нулевое сопротивление (короткое замыкание цепи), затем ручкой «Уст. 0» установите стрелку на нулевое деление шкалы. Включите цифровой мультиметр и переведите его в режим измерения сопротивления с автоматическим выбором пределов АВП (на лицевой панели модели загорится соответствующий световой индикатор). Включите измерительный мост (после включения на лицевой панели модели загорится световой индикатор)., выключите все модели Приступите к выполнению заданий лабораторной работы. Задание 1 Измерение активного электрического сопротивления методом непосредственной оценки. a. Установите значение сопротивления магазина, равным 100кОм. b. Пользуясь 3-х позиционным переключателем, подключите последовательно измеряемое сопротивление к входам омметра и мультиметра. c. Снимите последовательно показания омметра и мультиметра. d. Запишите в отчет показания омметра и мультиметра, а также сведения о классе точности использованных приборов. e. Повторите измерения по п.п. (a-d), последовательно устанавливая

6 Показания магазина опротивлений, ком(ом) Показания мультиметра, ком(ом) Показания э/мех. омметра, ком(ом) экперимент экперимент эксперимент эксперимент Цифр. Вольтм. Э/мех. омметр сопротивление магазина, равным 10 ком, 1 ком, 100 Ом, 10 Ом и 1Ом. Задание 2 Измерение активного электрического сопротивления методом сравнения. 6 a. Установите значение сопротивления магазина равным 100 ком. b. Пользуясь 3-х позиционным переключателем, подключите измеряемое сопротивление к входу измерительного моста. c. Используя восьмидекадный переключатель и переключатель «Грубо/Точно», добейтесь баланса измерительного моста. d. Снимите показания измерительного моста. e. Запишите в отчет показания измерительного моста, а также сведения о его классе точности. f. Повторите измерения по п.п. (a-e), последовательно устанавливая сопротивление магазина, равным 10 ком, 1 ком, 100 Ом, 10 Ом и 1Ом Сохранените результаты После сохранения результатов закройте приложение LabVIEW и, при необходимости, выключите компьютер. 5 ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА Отчет должен быть оформлен в соответствии с требованиями, приведенными во Введении, а также содержать: Графики зависимости абсолютной и относительной погрешностей измерений от результатов измерений с выделенными на них полосами допустимых погрешностей. Рекомендованная форма таблиц для записи результатов приведена ниже. Таблица 16.1 Результаты измерений активного сопротивления с помощью электромеханического омметра (класс предел ) и цифрового мультиметра (класс _,предел) Погрешность мультиметра абсолютная, Ом относит., % Погрешность аналог. прибора абсолютная, Ом относит., % _, Результат измерений, Ом

7 Показания магазина сопротивлений, ком(ом) Показания измерительн. моста, ком(ом) 7 Таблица 16.2 Результаты измерения активного сопротивления с помощью измерительного моста (класс ) Погрешность измерений Абс., Ом Относит.,% Результат измерений, Ом 6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 6.1 Требуется измерить активное электрическое сопротивление, значение которого ориентировочно равно 0,01 Ом (0,1 Ом, 1 Ом, 10Ом, 100 Ом, 10кОм, 100 ком, 1Мом, 10Мом). Как это лучше сделать, если погрешность измерений не должна превысить 1Ом (0,5%)? 6.2 Опишите принцип работы электромеханического омметра. Чем, в первую очередь, определяются его метрологические характеристики? 6.3 Что является главным источником погрешностей магнитоэлектрических омметров? 6.4 Каков нижний предел измерения одинарного моста постоянного тока? Чем он определяется? 6.5 Какие значения сопротивления удобно измерять с помощью двойного моста постоянного тока? 6.6 Когда оправдано использовать косвенные измерения для определения значения электрического сопротивления? 6.7 Опишите принцип работы цифрового омметра. Чем, в первую очередь, определяются его метрологические характеристики? 6.8 Опишите принцип работы измерительного моста постоянного тока Чем, в первую очередь, определяются его метрологические характеристики? 6.9 Чем определяется погрешность измерений при использовании цифрового омметра? 6.10 Почему с помощью мостовой схемы нельзя измерять большие (более 10 МОм) сопротивления?

Смотрите так же:  Какой цвет провода на ноль

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Прямое измерение — сопротивление

Прямое измерение сопротивления этого столбика электролита с помощью моста Уитстона невозможно из-за низкого сопротивления ветви с раствором, которая при электрокапиллярных измерениях включается параллельно через электрод сравнения и противоэлектрод. [2]

Для прямого измерения сопротивлений применяют магнитоэлектрические измерительные механизмы одно — и двухрамочные. [3]

Для прямого измерения сопротивления могут быть использованы измерительные механизмы, отградуированные в единицах сопротивления. Схемы этого типа применяются в большинстве комбинированных приборов. Измерители сопротивления со скрещенными катушками характеризуются независимостью в широких пределах от колебаний рабочего напряжения и предназначены для измерения сопротивления или преобразованных в сопротивлении неэлектрических величин. Высокоомные сопротивления ( например, при определении изолирующей способности) измеряют так называемыми тераомметрами на основе измерительных механизмов со скрещенными катушками, мостами или компараторами напряжения. В электронных приборах для измерения сопротивления, например в цифровых омметрах, используется один из названных способов с учетом конкретных специфических особенностей. [4]

В работах [9, 119] прямым измерением сопротивления сжатого лития были обнаружены аномалии в его электрофизических свойствах. Литий сжимался квазиизоэнтропически с помощью многократных ударных волн вплоть до давления 210 ГПа и плотности 2 3 г-см-3. Результаты, полученные в [9], показаны на рис. 9.21 в виде зависимости приведенного сопротивления р / р з от плотности лития. [5]

Несмотря на то, что прямое измерение сопротивления ряда квадратов является прос епш. [7]

Эти величины согласуются с результатами прямых измерений сопротивления сепараторов . [8]

Другим примером совместных измерений может служить определение температурных коэффициентов сопротивления по результатам прямых измерений сопротивления резистора и его температуры. [9]

Омметрами называются показывающие приборы, предназначенные для прямого измерения сопротивления при постоянном токе. [11]

Удельные электрические сопротивления Р, ps, PJ рассчитывают по результатам прямых измерений сопротивлений и геометрических размеров образцов. Допускаемая погрешность измерения сопротивлений указана на стр. [13]

В лабораторной работе определение удельного электрического сопротивления проводников осуществляется методом, заключающимся в пропускании через образец постоянного электрического тока и измерении падения напряжения на конкретном участке его длины. Для определения удельного электрического сопротивления полупроводникового материала с достаточно большим его значением применяется метод прямого измерения сопротивления образца . [15]

Сравнительный анализ методов измерения сопротивления

Данные расчета погрешностей измерения сопротивления

Постоянному току резистора RX методом амперметра-вольтметра

1.4.3 Произвести тестером измерение электрического сопротивления постоянному току резисторов RX с малым и большим сопротивлением методом омметра (по указанию преподавателя) (опыт № 2).

Данный этап исследования выполняется в следующей последовательности:

1) собрать электрическую цепь (рис. 1.4а), в которой измерительная головка омметра включена последовательно с исследуемым резистором;

2) замкнув накоротко зажимы А и В омметра установить ручкой его добавочного резистора RД стрелку прибора на нулевую отметку (расположена справа). Затем разомкнуть зажимы А и В и подключить их к выводам исследуемого резистора. Показания омметра записать в таблицу 1.3;

3) собрать электрическую цепь постоянного тока (рис. 1.4б), в которой измерительная головка омметра включена параллельно с исследуемым резистором;

4) при разомкнутых зажимах А и В омметра установить ручкой его добавочного резистора RД стрелку прибора на отметку «∞» (расположена справа). Затем зажимы А и В подключить к выводам исследуемого резистора. Показания омметра записать в таблицу 1.3.

а) последовательная схема б) параллельная схема

Рис. 1.4. Схемы измерения сопротивления резистора

Примечание. Пункты 1-4 выполнить дважды – для резистора с малой величиной сопротивления и для резистора с большой величиной сопротивления.

Данные прямых измерений сопротивления постоянному току

Резисторов RX методом омметра

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИБОРАМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

Кафедра вычислительной техники

проректор по учебной работе

____________ Е.А. Кудряшов

«___» ___________ 2012г.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИБОРАМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические указания к лабораторной работе №3

«Метрология, стандартизация и сертификация»

для студентов направления подготовки 230100.62 и специальностей: 230101.65, 230400.65, 231000.65.

Составители: В.С. Панищев, В.С. Титов

Кандидат технических наук, доцент, М.В. Бобырь

Методы измерения электрического сопротивления приборами постоянного тока: методические указания к выполнению лабораторной работы / Юго-Западный гос. ун-т; сост.: В.С. Панищев, В.С. Титов, Курск, 2012. 17 с.: ил.4. Табл. 1. Библиограф.: с.13.

Излагаются методические указания к выполнению лабораторной работы №3 по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация», охватывающие методы измерения электрического сопротивления приборами постоянного тока.

Предназначены для студентов направления подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» и специальностей: 230101.65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»; студентов специальности 230400.65 «Информационные системы и технологии»; студентов специальности 231000.65 «Программная инженерия».

Текст печатается в авторской редакции.

Подписано в печать_______. Формат 60х84 1/16

Усл. печ. л. _. Уч.- изд. л.___ Тираж 70 экз. Заказ ____ Бесплатно.

Юго-Западный государственный университет

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

1. Цель работы 4

2. Описание лабораторной установки и измерительные схемы 4

3. Программа работы 6

4. Методические указания 8

5. Контрольные вопросы 14

Библиографический список 14

Приложение 1 15

Приложение 2 16

Приложение 3 17

Лабораторная работа №3

Методы измерения электрического сопротивления

приборами постоянного тока

Цель работы состоит в изучении различных методов измерения электрического сопротивления в цепях постоянного тока и способов реализации этих методов, включая: косвенный метод, реализуемый с помощью амперметра и вольтметра; метод непосредственной оценки, реализуемый с помощью заранее градуированного омметра; а также метод сравнения – мостовой.

2. Описание лабораторной установки и измерительные схемы

Лабораторная установка состоит из набора стандартных лабораторных измерительных приборов и объектов измерения – резисторов разных типов с широким диапазоном номинальных значений. Состав измерительного оборудования:

цифровой универсальный вольтметр В7-22;

омметр (тестер) ВК7-15;

универсальный измерительный прибор Р4833, объединяющий в себе мост постоянного тока и компенсатор (потенциометр) постоянного тока;

При выполнении лабораторной работы используются следующие измерительные схемы:

схемы для косвенного измерения сопротивлений методом амперметра и вольтметра (рис. 1,а и 1,б);

схема для прямого измерения сопротивлений методом непосредственной оценки с помощью омметра (рис. 2);

схема для прямого измерения сопротивления методом непосредственной оценки с помощью цифрового универсального вольтметра (рис. 3);

схема для прямого измерения сопротивлений мостовым методом.

Рис. 1. Схемы для косвенного измерения сопротивлений

методом амперметра и вольтметра:

а) схема для измерения небольших сопротивлений;

б) схема для измерения больших сопротивлений;

РИПТ — регулируемый источник постоянного тока; А — амперметр; V — вольтметр; RX – измеряемое сопротивление.

RX — измеряемое сопротивление: Е — встраиваемый гальванический источник тока;

RИ — измерительный механизм; RД — добавочное сопротивление.

Рис. 3. Схема для прямого измерения сопротивления

методом непосредственной оценки с помощью цифрового

универсального вольтметра В7-22.

Рис. 4. Схема — для прямого измерения сопротивлений мостовым методом.

П1, П2 — потенциальные зажимы; Rсp — плечо сравнения; RA и RB – плечи отношения; ИП — источник питания; Г — гальванометр (нуль индикатор).

3. Программа работы

3.1. Изучить методы и средства измерения электрического сопротивле­ния в цепях постоянного тока (прямые измерения — метод непосредственной оценки и мостовой метод; косвенные измерения — метод амперметра и вольтметра, а также приборы, реализующие эти методы — омметры, мосты постоянного тока, магнитоэлектрические омметры).

3.2. Собрать схему для измерения небольших сопротивлений методом амперметра и вольтметра (рис. 1,а). Измерить с помощью указанной схемы три неизвестных сопротивления и три образцовых с номинальными значениями — 2 Ом, 20 Ом, 100 Ом.

3.3. Собрать схему для измерения больших сопротивлений методом амперметра и вольтметра (рис. 1,б). Измерить с помощью указанной схемы три неизвестных сопротивления и три образцовых с номинальными значениями — 2 Ом,

З.4. Произвести теоретическую оценку методической и инструментальной погрешностей измерений для каждой из указанных схем для данного диапазона измеряемой величины (конкретно для каждого из шести измеренных значений сопротивлений) и сравнить с экспериментально полученными значениями суммарной погрешности. Сделать выводы. По полученным результатам указать номинальный диапазон измерений для каждой из исследованных схем (для конкретных использованных приборов).

3.5. Те же сопротивления измерить с помощью магнитоэлектрического омметра ВК7-15. Сопоставить экспериментально полученные значения погрешности с классом точности омметра сделать выводы. Определить, какая схема использована в данном омметре: последовательная или параллельная.

3.6. Те же сопротивления измерить спомощью универсального цифрового вольтметра В7-22.

3.7. Провести измерения тех же резисторов с помощью моста постоянного тока, входящего в состав универсального прибора Р4833 с использованием двухзажимной схемы включения измеряемого резистора.

3.8. Сравнить расчетные значения погрешностей с экспериментальными. Определить методические погрешности измерения сопротивлений меньших 10 Ом с помощью двухзажимной схемы. Сделать выводы.

3.9. Рассчитать допустимые значения погрешностей измерений для всех измеренных значений и сравнить с экспериментальными. Сделать выводы.

3.10. Сопоставить экспериментальные погрешности измерений образцовых резисторов всеми использованными методами и сделать выводы о целесообразности применения каждого из них.

3.11. Используя данные измерений и результаты их обработки, оформить отчет по лабораторной работе в соответствии с требованиями, приведенными в приложении.

4. Методические указания

4.1. Пункт 3.1 программы работы выполняется при домашней подготовке к лабораторной работе по рекомендованной литературе и лекционному материалу. Рекомендуется следующая последовательность изучения материала:

виды и методы измерений (прямые и косвенные, непосредственной оценки и сравнения);

погрешности прямых и косвенных измерений;

электрические мосты постоянного тока;

электрические компенсаторы постоянного тока (потенциометры);

методы измерений электрического сопротивления в цепях постоянного тока.

Смотрите так же:  Узо tn c s

Результат измерения имеет ценность лишь тогда, когда можно оценить его интервал неопределенности, то есть степень достоверности. Поэтому согласно ГОСТ8.011-72 «Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений» сообщения о любом результате измерений обязательно должно сопровождаться указанием его погрешности.

Погрешность результата прямого однократного измерения зависит от многих факторов, в первую очередь определяется погрешностью используемых средств измерений.

В связи с тем, что погрешности средств измерения изменяются в диапазоне, то вычисляться должна, как абсолютная, так и относительная погрешности, так как первая из них нужна для округления результата и его правильной записи, а вторая для однозначной сравнительной характеристики его точности.

Для разных характеристик нормирования погрешности средств измерения эти вычислении производятся по-разному, поэтому рассмотрим три характерных случая.

I. Класс точности прибора указан в виде одного числа, заключенного в кружок (а), тогда относительная погрешность результата (в процентах):

(2)

2. Класс точности прибора указанодним числом b (без кружка). Тогда абсолютная погрешность результата измерения:

(3)

где xn — предел измерений, на котором оно производилось.

Относительная погрешность измерения (в процентах) находится по формуле:

(4)

В этом случае при измерении, кроме отсчета измеряемой величины Xобязательно должен быть зафиксирован и предел изменений ХN, иначе впоследствии нельзя будет вычислить погрешность результата.

Из выражения (4) следует, что относительная погрешность всегда больше приведенной погрешности и увеличивается с уменьшением показаний прибора. Поэтому при проведении измерений рекомендуется выбирать предел измерения прибора таким, чтобы показания находились в последней трети его шкалы.

3. Класс точности прибора указан двумя числами в виде c/d, в этом случае относительная погрешность результата определяется по формуле:

(5)

а абсолютная погрешность определяется как:

(6)

При использовании этих формул, полезно помнить, что в формулы для определения d значения а, b, с, d подставляются в процентах, поэтому и относительная погрешность результата измерения получается также в процентах. Однако для вычисления абсолютной погрешности D в единицах X значе­ние d (в процентах) надо не забыть разделить на 100.

4.2. При измерении сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра (пп.3.2-3.4), кроме инструментальных погрешностей, определяемых классом точности используемых приборов, имеют место методические погрешности, возникающие за счет конечной величины внутренних сопротивлений приборов.

В самом деле, для схемы (рис. 1. а) часть тока, измеряемого амперметром, проходит не по измеряемому сопротивлению RX, а через внутреннее сопротивление вольтметра RV. Отсюда относительная методическая погрешность будет определяться в виде:

(7)

где R’X «измеренное” значение сопротивления, определяемое по показаниям приборов: R’X = U V / IA , где UV — показания вольтметра, IA — показание амперметрpa; RX– истинное значение сопротивления, равное:

(8)

Из выражения (7) следует, что погрешность будет уменьшаться при увеличении отношения RV/RX, поэтому данная схема используется при измерении небольших сопротивлений, когда это отношение велико (более 100).

Для схемы (рис.1,б) величина этого отношения уже не имеет значения, т.к. измеряемый амперметром ток уже не разветвляется. Но в результате того, что сопротивление амперметра RA не равно нулю на нем будет падать часть напряжения измеряемого вольтметром. В итоге «измеренное» значение сопротивления будет определяться выражением:

(9)

В итоге относительная методическая погрешность может быть вычислена по формуле:

(10)

Как видим, здесь погрешность падает с уменьшением отношения. Поэтому данную схему целесообразно использовать для измерения больших сопротивлений. Таким образом, для теоретической оценки методической погрешности в первом случае (для схемы рис. 1,а) необходимо знать внутреннее сопротивление вольтметра RV, a вовтором случае (для схемы рис.1,б) — амперметра RA.

Сопротивление RА и RV могут быть определены как отношение номинальных значений падения напряжения на приборе и тока через прибор, то есть:

(11)

где UН IН — номинальные значения тока и напряжения прибора, равное его пределу измерения на используемой шкале.

Номинальные значения напряжений для амперметра и тока для вольтметра указаны в таблицах, приведенных на шкале приборов.

Теоретическую оценку инструментальной погрешности можно получить, воспользовавшись выражением для погрешности косвенных измерений для случая, когда непосредственно измеряемые величины входят в функциональное выражение, по которому определяется искомая величина в виде сомножителей или отношений.

Для среднеквадратических значений погрешности:

(12)

Для предельных значений погрешности:

(13)

где sкосв, dкосв — соответственно среднеквадратическое и предельное значения погрешностей косвенных измерений; siпр, diпр аналогичные значения погрешностей прямых измерений величин, входящих в функциональную зависимость, по которой находится искомая физическая величина (в качестве di используются относительные значения предельных погрешностей). В данном случае при однократных измерениях мы должны использовать предельные погрешности, которые легко определить по классам точности использованных приборов.

Используя выражение (7) и (10) следует определить теоретические значения методических относительных погрешностей, а по выражению (13) — теоретические значения предельных относительных инструментальных погрешностей для всех приведенных измерений. Суммирование этих составляющих позволит определить полные предельно допустимые погрешности измерений.

Результаты всех измерений записать в виде:

(14)

где α и d — обозначение используемой схемы, i — номер измеряемого сопротивления.

Поскольку среди измеряемых резисторов имеется три образцовых сопротивления с точно известными значениями, то имеется возможность для данных случаев получить экспериментальные значения полной погрешности:

(15)

где R′X, и RX соответственно измеренное и истинное значения образцового резистора. Сопоставляя эти значения с предельно допустимыми расчетными значениями можно сделать выводы о правильности полученных теоретическим путем значений погрешностей.

Рекомендуемый диапазон измерений для применения первой (рис. 1,а) и второй (рис. 1,б) измерительных схем следует определять исходя из того, чтобы методическая погрешность не превышала предельно допустимой инструментальной погрешности.

4.3. При выполнении измерений с помощью магнитоэлектрического омметра необходимо перед измерениями провести коррекцию его полного отклонения при разомкнутых или закороченных внешних зажимах (в зависимости от схемы, использованной в омметре) и лишь тогда проводить измерения.

Коррекция при разомкнутых внешних зажимах: верхней правой ручкой «0» установить стрелку прибора в положение «∞» на шкале измерения сопротивления.

Коррекция при замкнутых внешних зажимах: замкнуть между собой внешние зажимы и верхней средней ручкой «0- Ω» установить стрелку в положение «0 » на шкале измерения сопротивлений.

При переключении диапазона измерения коррекцию необходимо повторить.

Погрешность измерения сопротивления омметром определяется через его класс точности. Условное обозначение класса точности омметра 2.5, означает, что класс точности присвоен по приведенной погрешности g равной отношению максимальной абсолютной погрешности измерения Dl. выраженной в единицах длины (например, в миллиметрах) к длине рабочей части шкалы омметра l, выраженной в тех же единицах

(16)

Из уравнения может быть определена максимальная погрешность измерения:

(17)

Для того, чтобы представить результат измерения сопротивления в виде

Ri = R’i ± DR необходимо вблизи показаний омметра определить величину DR в Омах, которой соответствует величина Dl в миллиметрах. Помните, что, так как шкала неравномерна, Dl сильно зависит от значения измеряемого сопротивления. Определите относительную погрешность всех измерений.

4.4. Для измерения сопротивления с помощью универсального цифрового вольтметра РВ7-32 необходимо:

— переключатель рода работ установить в положение R;

— подключить измеряемое сопротивление к гнездам * — общий и R;

— включить вилку шнура питания в сетевую розетку;

— провести считывание результата измерения по индикаторному табло.

Рассчитать абсолютные и относительные погрешности всех измерений. Максимальная абсолютная погрешность измерения сопротивления вольтметром РВ7-32 определяется из выражений:

(18)

для предела измерений 0,2 кОм;

где DR- абсолютная погрешность измерения сопротивления, кОм;

RX — показание вольтметра, кОм;

RN — значение предела измерений, кОм.

4.5. Для измерений с помощью моста постоянного тока по двухзажимной схеме, входящего в состав универсального прибора Р4833, необходимо нажать кнопку «МО-2» и корректором выставить механический нуль гальванометра. При использовании встроенных гальванометра и батарей питания должны быть нажаты кнопки «Г» и «НЭ». При использовании питания моста от выпрямителя, питающегося от сети, необходимо подключить к сети сетевой шнур и нажать кнопку «Сеть».

Измеряемое сопротивление подсоединяется к зажимам «П1» и «П2», после чего нажимается кнопка “ «, подключающая гальванометр к измерительной схеме. Далее в соответствии с ожидаемым значением измеряемого сопротивления выбирается предел измерения моста с помощью переключателя отношения плеч RА, RB, «xN».

Далее производится регулировка декад плеча сравнения, с помощью которого производится уравновешивание моста. Начинать уравновешивание необходимо со старших декад. По мере уравновешивания необходимо увеличивать чувствительность гальванометра вначале путем нажатия кнопки » «, а затем кнопки » «. Мост считается уравновешенным, если при максимальной чувствительности гальванометра его стрелка находится точно на нулевой отметке. В этот момент с переключателей декад RСР считывается значение измеряемого сопротивления и умножается на множитель N (в соответствии с положением соответствующего переключателя).

Предельное значение основной погрешности моста (инструментальная погрешность) определяется выражением:

(19)

где С — класс точности моста для данного предела; RM — отсчетное значение плеча сравнения моста.

Значения класса точности С для различных случаев (предел измерения, источник питания, гальванометр) представлены в табл. 1.

Похожие статьи:

  • Провода на свечи бмв е34 БМВ 5 (Е34). Свечи зажигания Свеча зажигания состоит из центрального электрода, изолятора, корпуса и бокового электрода (электрода массы). Центральный электрод герметично закреплен в изоляторе, а изолятор жестко связан с корпусом. Между […]
  • Белый и черный провода где плюс какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? можно определить с помощью […]
  • Электрические схемы микроволновых печей самсунг Электрические схемы микроволновых печей Микроволновые печи с электромеханическим управлением обычно имеют стандартную электрическую схему. Отличия между различными моделями незначительны и не носят принципиального характера. Силовая часть […]
  • Отличие провода пунп от ввг Чем отличается ВВГ от ПУНП? Чем отличается ВВГ от ПУНП? Вроде сечение одинаковое, изоляция двойная. Можно ли проводку делать ПУНПом, если она заштукатуривается? Сырьём для ПВХ, методикой испытаний. Этот кабель выпускается по ГОСТ, а […]
  • Физик заземление Физика для Детей: З - значит Заземление (6 выпуск) 8 комментариев это скорее для даунов, чтоле -_- смотреть вообще не приятно Чувырла уж прям вполне отталкивающая Глупо как-то рассказано. Да и татух у ведущей нет и в носу без кольца. А […]
  • Гибкие провода гост ПВС 4х4 провод гибкий ГОСТ ПВС-это гибкий провод с медными многопроволочными скрученными жилами в ПВХ изоляции и ПВХ оболочке. ПО последней букве в маркировке "С"-что обозначает соединительный, ясно что кабель в основном используется для […]