ГОСКОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА “ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА”

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2 по дисциплине

“Основы метрологии, стандартизации и измерительная техника”

“Методы измерения электрического сопротивления

приборами постоянного тока”

Работу выполнили : Работу принял

студенты группы ВМ-62 преподаватель

Захаров А.М. Крупеня С.В. Дегтярев С.В.

15.03.99

Курск 1999г.
Цель работы :

изучение различных методов измерения электрического сопротивления в цепях постоянного тока и способов реализации этих методов.

Описание измерительной установки:

Лабораторная установка состоит из набора стандартных измерительных приборов и объектов измерения - резисторов разных типов с широким диапазоном номинальных значений.

Состав измерительного оборудования :

• 
  лабораторный многопредельный вольтметр постоянного тока (класс точности 0,2)
  
• 
  лабораторный многопредельный амперметр постоянного тока (класс точности 0,2)
  
• 
  омметр (тестер)
  
• 
  вольтметр универсальный цифровой В7-23.
  
• 
  универсальный измерительный прибор Р4883, объединяющий в себе мост постоянного тока и компенсатор(потенциометр) постоянного тока.
  
• 
  образцовые катушки сопротивления.
  

При выполнении работы используются следующие измерительные схемы :

Рис. 1. Схемы для косвенного измерения сопротивлении методом амперметра и вольтметра: а) схема для измерения небольших сопротивлении; б) схема для измерения больших сопротивлении; РИПТ - регулируе­мый источник постоянного тока: А - амперметр; V - вольтметр; RX -измеряемое сопротивление.

Рис. 2. Схема для прямого измерения сопротивлений методом непосредственной оценки с помощью омметра: а) с последовательным; б) с па­раллельным включением измерительного механизма: R_X - измеряемое сопротивление; Е - встраиваемый гальванический источник тока: R_и измерительный механизм: R_д - добавочное сопротивление.

Рис. 3. Схема для прямого измерения сопротивлений мостовым методом.

а) двухзажимная схема для измерение сопротивлений от 10² до 106 ом:

б) четырехзажимная схема для измерения сопротивлений от 10^-4 до 210² Ом:

П_{1 ,} П₂ - потенциальные зажимы; T₁ , T₂ - токовые зажимы Rсp - плечо сравнения; R_А и R_Б плечи отношения; R_Д - добавочное сопротивление; ИП - источник питания; Г - гальванометр (нуль индикатор)

Рис. 4. Схема для косвенного измерения сопротивлений методом сравнений с помощью компенсатора: R_x - измеряемое сопротивление; R_N - образ­цовое сопротивление: R₁, R₅ - регулировочные резисторы для уста­новки рабочих токов соответственно в 1 и 2 контурах потенциометра; R₂ , R₄ , R₆ , R₈ , - отсчетные декады потенциометра; R_И1, R_И2 - сопро­тивление грубой и плавной регулировки встроенного источника на­пряжения.

Программа работы.

1. 
   Изучить методы и ср-ва измерения электрического сопротивления в цепях постоянного тока.(прямые измерения - метод непосредственной оценки и мостовой метод; косвенные измерения - метод амперметра и вольтметра, метод сравнения с известным образцом сопротивления; а также приборы реализующие эти методы - омметры, мосты постоянного тока, компенсаторы постоянного тока).
   
2. 
   Собрать схему для измерения небольших сопротивлений методом амперметра и вольтметра (схема 1,а). Измерить с помощью схемы 1 3 неизвестных сопротивления и 3 известных 3,10,100 Ом.
   
3. 
   Собрать схему для измерения больших сопротивлений методом амперметра и вольтметра (схема 1,б). Измерить с помощью схемы 1 3 неизвестных сопротивления и 3 известных 3,10,100 Ом.
   
4. 
   Произвести теоретическую оценку методической и инструментальной погрешностей измерений для каждой из указанных схем для данного диапазона измеряемой величины и сравнить с экспериментально полученными значениями суммарной погрешности.Сделать выводы, указать номинальный диапазон измерений для каждой из указанных схем.
   
5. 
   Те же сопротивления измерить с помощью магнитоэлектрического омметра. Сопоставить экспериментально полученные значения погрешности с классом точности омметра. Определить какая схема использована в омметре : последовательная или параллельная.
   
6. 
   Те же сопротивления измерить с универсального цифрового вольтметра В7-23.
   
7. 
   Те же сопротивления измерить с помощью моста посоянного тока с использованием 2-х и 4-х зажимной схем включения измеряемого резистора.
   
8. 
   Те же сопротивления измерить с помощью компенсаторапостоянного тока.
   
9. 
   Рассчитать допустимые значения погрешностей для всех измеренных значений и сравнить с экспериментальными.
   
10. 
    Сопоставить экспериментальные погрешности измерений образцовых резисторов всеми использованными методами и сделать выводы о целесообразности применения каждого из них.
    
11. 
    Рассчитать величины шунтов по формулам.
    
12. 
    Заменить поверяемый миллиамперметр милливольтметром и подобрать величину шунта, необходимого для использования милливольметра в качестве миллиамперметра.
    
13. 
    По полученным данным вычислить внутреннее сопртивление поверяемого прибора на каждом из исследуемых пределов измерения. Сделать выводы о внутренней измерительной схеме исследуемого прибора.
    

Выполнение работы.

• 
  Для схемы 1,а :
  

Расчет инструментальных погрешностей.

b=0.2 для амперметра и вольтметра.

	Показания		Абсол. погрешность		Отн.погрешность
Сопр-ие	А	V	A, *10-3	V,*10-3	V	A
1	2,32 А	4,5 В	6	15	0,003	0.0026
2	0,55 А	4,95 В	1,5	15	0,003	0.0027
3	0,105 А	5 В	0,3	15	0,003	0.0028
3 Ом	1,54 А	4,8 В	6	15	0,003	0.0038
10 Ом	0,5 А	4,95 В	1,5	15	0,003	0.003
100 Ом	0,051 А	5,05 В	0,3	15	0,0029	0.0059

Абсолютная погрешность : относительная погрешность :

Сопротивления приборов для соответствующих пределов измерения :

Вольтметр : 7,5 кОм ;

Амперметр(предел измерения - сопротивление прибора) : 3 А - 0,0327 Ом , 0,75 А - 0,0327 , 0,15 А - 0,273 Ом.

Расчет методических погрешностей :

Относительная методическая погрешность :

Сопротивление	, Ом		R  R
1	1,94	0,0259	1.930.01
2	9	0,12	9.20.02
3	47,62	0,635	47.60.02
3 Ом	3,12	0,0416	3.150.03
10 Ом	9,9	0,132	9.80.01
100 Ом	99,02	1,32	99.150.13

Экспериментальные значения полной погрешности для известных сопротивлений : 4%; 1%; 0,98%.

• 
  Для схемы 1,б
  

Расчет инструментальных погрешностей.

b=0.2 для амперметра и вольтметра.

	Показания		Абсол. погрешность		Отн.погрешность
Сопр-ие	А	V	A, *10-3	V,*10-3	A	V
1	2,3	4,6	6	15	0,261	0,326
2	0,565	4,95	1,5	15	0,265	0,303
3	0,104	5,05	0,3	15	0,288	0,297
3 Ом	1,5	4,9	6	15	0,4	0,306
10 Ом	0,49	5	1,5	15	0,306	0,3
100 Ом	0,052	5,05	0,3	15	0,577	0,297

Абсолютная погрешность : относительная погрешность :

Сопротивления приборов для соответствующих пределов измерения :

Вольтметр : 7,5 кОм ;

Амперметр(предел измерения - сопротивление прибора) : 3 А - 0,0327 Ом , 0,75 А - 0,0327 , 0,15 А - 0,273 Ом.

Расчет методических погрешностей :

Относительная методическая погрешность :

Сопротивление	, Ом	, Ом		R  R
1	2	1,97	1,66	1.970.03
2	8,761	8,73	0,37	8.730.031
3	48,56	48,29	0,56	48.290.27
3 Ом	3,27	3,24	0,01	3.240.03
10 Ом	10,2	10,17	0,32	10.170.03
100 Ом	97,16	96,89	0,28	96.890.27

Экспериментальные значения полной погрешности для известных сопротивлений : 9%; 1,67%; 2,84%.

• 
  Для схемы 2,а (омметр)
  

По результатам эксперимента и расчетам были получены следующие величины :

Сопротивление	Опытные данные (с погрешностью) R  R
1	33,5 Ом
2	133,5 Ом
3	655 Ом
3 Ом	43,5 Ом
10 Ом	133,5 Ом
100 Ом	12012 Ом

Значения относительных погрешностей : 116,7%, 26,92%, 7,69%, 87,5%, 26,92%, 10%.

• 
  Для схемы 2,б (цифровой вольтметр)
  

По результатам эксперимента и расчетам были получены следующие величины :

Сопротивление	Показания прибора, Ом	Абсол. погр-ти	Отн.погр-ти	R  R
1	2,1	0,03	0,014	2.10.03
2	9,3	0,03	0,003	9.30.03
3	48,8	0,03	0,0006	48.80.03
3 Ом	3,3	0,001	0,0003	3.30.001
10 Ом	10,2	0,003	0,00029	10.20.003
100 Ом	100,3	0,03	0,00029	100.30.03

• 
  Для схемы 3,а (2-х зажимная схема):
  

Сопротивление, Ом	Показания прибора, Ом	Пред-е зн-е основной погр-ти, 	R  R
2,1	2,214	0.04	2.10.014
9,3	9,417	0.009	9.30.117
48,8	48,945	0.049	48.80.145
3	3,0961	0.006	30.0961
10	10,071	0.01	100.071
100	100,08	0.1	1000.08

Предельное значение основной погрешности :

• 
  Для схемы 3,б (4-х зажимная схема):
  

Сопротивление, Ом	Показания прибора, Ом	Пред-е зн-е основной погр-ти, 	R  R
2,1	2,142	0.04	2.10.042
9,3	9,334	0.009	9.30.034
48,8	48,82	0.05	48.80.02
3	3,042	0.006	30.042
10	10,04	0.01	100.04
100	100,01	0.1	1000.01

Предельное значение основной погрешности :

• 
  Для схемы 4 (компенсатор) :
  

Rточн, Ом	Ux, мВ	Uизв, мВ	Rx, Ом	R  R
2,1	47,83	54,42	1,85	2.10.25
10	16,8	15,06	11,15	101.15
50	55,12	56,79	48,53	501.47

U_x - падение напряжения на неизвестном сопротивлении.

U_изв - падение напряжения на точном сопротивлении.

R_x = R_точн(U_х/U_изв)