Разработка методики выполнения измерений среднеквадратического значения пульсирующего тока, протекающего в RL-цепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: "Методы и средства измерений, испытаний и контроля"

Тема: "Разработка методики выполнения измерений среднеквадратического значения пульсирующего тока, протекающего в RL-цепи"

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ

1.1 Формирование исходных данных для разработки МВИ

1.2 Выбор методов и средств измерений

2. ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТА НА МВИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Методика выполнения измерений (МВИ) - технологический процесс измерений, выполнение которого с соблюдением всех требований, содержащихся в описании аттестованной МВИ, гарантирует получение результатов измерений с качеством, удовлетворяющим для него нормам.

Получение результатов измерений с известной точностью, не превышающей допускаемых пределов, является важнейшим условием обеспечения единства измерений. Таким образом, МВИ, отвечающие современным требованиям, играют решающую роль в обеспечении единства измерений.

МВИ определяют качество измерений, разрабатываются и применяются с целью обеспечения измерений физических величин с точностью, правильностью и достоверностью, удовлетворяющих регламентированным для них норм.

Существует два вида МВИ: типовая и индивидуальная.

Типовая МВИ - МВИ, рассчитанная на применение любого экземпляра СИ и вспомогательных технических средств, характеристики которых удовлетворяют требованиям описания МВИ.

Индивидуальная МВИ - МВИ, рассчитанная на применение конкретных экземпляров СИ и вспомогательных технических средств и при определении показателей качества которой учитывались индивидуальные свойства этих экземпляров.

Целью данной курсовой работы является получение практических навыков разработки МВИ, основными этапами которой являются:

- формирование исходных данных для разработки МВИ;

- выбор методов и средств измерений (СИ);

- создание опытной реализации типовой МВИ и ее экспериментальное исследование, либо создание реализации индивидуальной МВИ и ее предварительное экспериментальное исследование;

- разработка описания МВИ;

- разработка программы экспериментального определения показателей качества реализации МВИ;

- аттестация МВИ;

- оформление результатов разработки МВИ.

При разработке МВИ одним из основных исходных требований является требование к точности измерений.

1. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ

1.1 Формирование исходных данных для разработки МВИ

1.1.1 Измеряемая величина:

- среднеквадратическое значение пульсирующего тока, протекающего в цепи с комплексной нагрузкой (RL - последовательное соединение).

1.1.2 Характеристики измеряемой величины:

- постоянное напряжение на входе цепи, В, не более ……………… 25

- амплитудное значение переменной составляющей пульсирующего напряжения, В, …………………………………………………………………15

- частота сигнала, кГц, не более ……………………………………….1,0

1.1.3 Нормы точности измерений:

- максимальное допускаемое относительное отклонение показаний от измеряемого значения, %, не более ……………………………………… ± 0,5

1.1.4 Условия измерений:

- диапазон температуры окружающего воздуха, К …………… 288 - 298

- относительная влажность воздуха, % ………………………… 50 - 80

1.1.5 Характеристики объекта измерений:

- вид нагрузки ………………………………………………………….. RL

- сопротивление , кОм ………………………………………………… 1,0

- индуктивность, Гн …………………………………………………… 1,6

1.2 Выбор методов и средств измерений

Выбор методов и средств измерений по заданным исходным данным является многовариантной задачей, и ее приемлемое метрологическое решение может быть получено при разных соотношениях составляющих показателей качества измерений, т.е. при разных МВИ. Рациональным надо считать такое решение данной задачи, при котором минимизируются затраты на измерение при условии обеспечения заданных пределов допускаемых показателей качества измерений в заданных условиях с учетом всех требований к МВИ.

Выбор методов и СИ должен основываться на учете многих факторов, характерных для задач измерений:

- измеряемая величина соответствует лишь некоторой модели объекта измерений, между тем как любая принятая модель практически лишь приближенно отражает изучаемые свойства объекта.

Проведем расчеты уточняющие размер измеряемой физической величины. Расчеты базируются на [1].

В рассматриваемой цепи возникает пульсирующий ток, поскольку на входе цепи действует пульсирующее напряжение (рис.1)

Рассчитаем значение постоянной составляющей (I_пос), среднеквадратическое значение переменной составляющей (I_ск~) и среднеквадратическое значение всего тока (I_ск) по формулам:

I_пос = ; (1)

I_ск~ = где (2)

I_ск = (3)

Рис 1. Временной график входного пульсирующего напряжения

Подставив в формулы 1-3 исходные данные, получим значения I_пос, I_ск~, I_ск :

I_пос = = 8,3mА

I_ск~ = = 5,0 mА

I_ск = = 9,2 mА

Таким образом, ставиться задача измерения среднеквадратического значения пульсирующего тока размера 8,3mА.

Поставленная задача может быть решена 2-мя способами:

- с помощью миллиамперметров;

- с помощью вольтметров и омметра.

Проанализируем 1-ый способ.

Принципиально для измерения среднеквадратического значения тока сложной формы применяются электромеханические миллиамперметры [2]. Согласно рекомендациям этой литературы, для решения поставленной задачи могут быть использованы миллиамперметры электромагнитной и электродинамической систем. Показания этих приборов соответствуют среднеквадратическому значению тока сложной формы. Поскольку RL-цепь может находиться под влиянием внешнего магнитного поля, то выбираем электромеханический миллиамперметр электромагнитной системы.

В справочнике по электромеханическим приборам останавливаем свой выбор на миллиамперметре Э59/3. Его основные метрологические характеристики приведены в табл.1. выбор типа миллиамперметра производится согласно следующих соображений: его класс точности и предел шкалы должны удовлетворять поставленным нормам точности. Показание 9,2 mА по шкале 10mА обеспечивает максимально допускаемое абсолютное и относительное отклонение тока, определяемые по формулам

(4)

(5)

Проанализируем 2-ой способ решения измерительной задачи.

Исходным уравнением для обработки экспериментальных данных является следующее:

(6)

Анализ этого выражения показывает, что для получения показаний необходимо применение следующих приборов:

- вольтметра постоянного тока (U_пос);

- омметра (R);

- вольтметра переменного тока (U_m);

- частотомера (f);

- измерительного моста (L).

Таким образом, обработка экспериментальных данных согласно этому выражению представляет собой достаточно сложную задачу, которая при поставленных нормах точности не реализуема. Следовательно, принимаем решение о выборе первого способа решения поставленной задачи и решение об окончании на этом этапе разработки МВИ и о возможности создания опытной реализации МВИ и ее экспериментальном исследовании.

2. ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТА НА МВИ

методика измерение электрическая величина

СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ТОКА, ПРОТЕКАЮЩЕГО В RL-ЦЕПИ

Методика выполнения измерений

1. Вводная часть

Настоящее описание МВИ устанавливает методику выполнения измерений среднеквадратического значения пульсирующего тока, протекающего в электротехнической цепи, применяемой в лабораторном практикуме.

2. Нормы точности и правильности измерений

Реализация данной методики выполнения измерений обеспечивает выполнение измерений с максимально допустимым отклонением показания от измеряемого тока не превышающим ± 0,5 %.

3. Средства измерений и вспомогательные устройства

При проведении измерений применяют СИ, технические характеристики которых приведены в табл. 1.

Таблица 1

4. Метод измерений

Измерение среднеквадратического значения пульсирующего тока выполняется методом непосредственной оценки, реализованным с помощью электромеханического миллиамперметра электромагнитной системы Э59/3.

5. Требования безопасности

При выполнении измерений среднеквадратического значения пульсирующего тока соблюдаются следующие требования безопасности:

- к работе с приборами допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе с электроизмерительными приборами;

- корпуса СИ заземляются.

6. Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие среднетехническое и неполное высшее образование, прошедшие инструктаж в соответствии со стандартом предприятия, изучившие техническую документацию на применяемые СИ.

7. Условия выполнения измерений

При выполнении измерений и при подготовке к ним необходимо соблюдать условия, приведенные в табл. 2:

Таблица 2

8. Подготовка к выполнению измерений

При подготовке к выполнению измерений следует провести следующие работы:

- установить механический ноль.

9. Выполнение измерений

При выполнении измерений среднеквадратического значения пульсирующего тока, протекающего в RL-цепи, выполняют следующие операции:

- собирают измерительную установку (рис. 2);

- снимают показания миллиамперметра.

Рис. 2 Функциональная схема измерительной установки

10. Обработка результатов измерений

Обработка результатов измерений производится в следующей последовательности:

- снимаются показания (I_пок);

- рассчитывается детерминированная абсолютная поправка к показаниям прибора за счет влияния внутреннего сопротивления миллиамперметра (r_э) по формуле:

- рассчитывается максимально допустимое абсолютное отклонение показания от измеряемого значения (±е);

- среднеквадратическое значение пульсирующего тока лежит в пределах , определяемых выражением:

11. Оформление результатов измерений

Результаты измерений оформляют записью в журнале по форме приведенной ниже (табл.3):

Таблица 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате данной курсовой работы сформулирована задача измерения типовой электрической величины заданного размера, сформированы исходные данные для разработки методики выполнения измерений, проведен анализ и выбор методов и средств измерений, разработана функциональная схема измерительной установки, предложен проект документа на методику выполнения измерений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Виноградов Г.А. Основы электротехники. - Л.: Изд-во Энергия, 1992

2. Спектр. Электрические измерения

3. Справочник по электромеханическим приборам под ред. Илюшина

4. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. - М.: Высшая школа, 1993

5. ГОСТ Р 8.563-96 "ГСИ. Методики выполнения измерений"

6. МИ 1967-89 "ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения"

7. МИ 2377-98 "ГСИ. Разработка и аттестация методик выполнения измерений"

Размещено на Allbest.ru