Практическая работа "Определение погрешностей электроизмерительных приборов"

Практическая работа №5

Тема: Определение погрешностей электроизмерительных приборов

Цель: научиться определять погрешности средств измерений

Задание:

- ознакомиться с краткими теоретическими сведениями

- рассмотреть решение примера

- решить задачи, используя методические указания к их решению

Краткие теоретические сведения

Электроизмерительным прибором называют средство измерений, которое предназначено для выработки сигнала измерительной инфор­мации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблю­дателем.

В настоящее время измерения электрических величин производят приборами различных систем, основными из которых являются: маг­нитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая и ферродинамическая.

Точность измерительных приборов

Точность - важнейшее свойство измерительных приборов и измерений, выполняемых с их помощью. Точность прибора характеризуется его погрешностями. Различают несколько видов погрешностей: абсолютную, относительную и приведенную. Абсолютная погрешность Δ представляет собой разность между показанием прибора (значением измеряемой величины)  и действительным значением  измеряе­мой величины

                                                          (5.1)

Относительная  и приведенная  погрешности представляет собой отношение, в процентах, абсолютной погрешности к действи­тельному значению измеряемой величины или к нормирующему зна­чению , в качестве которого принимают диапазон измерений или верхний предел измерений прибора.

Погрешности конкретных экземпляров измерительных приборов носят индивидуальный характер и могут принимать разные значения, однако они у исправных приборов не должны выходить за пределы допускаемых погрешностей, устанавливаемых в нормативной доку­ментации на приборы данного типа. Для электроизмерительных при­боров такой предел без учета знака устанавливают для приведенной погрешности  и называют его классом точности. Класс точности указывается в документации на измерительные приборы, а также нано­сится на их лицевые панели или циферблаты без указания обозначения процента. Количество и значения классов точности установлены стан­дартами в виде ограниченного числового ряда, который для электро­измерительных рабочих приборов имеет вид: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5- 1015-2,5; 4,0.

Для оценки точности результата конкретного измерения с помощью данного измерительного прибора необходимо знать пределы допускаемой абсолютной погрешности , которые можно вычислить по известным классу точности и верхнему пределу (диапазону) измерений прибора по формуле

Зная пределы допускаемой абсолютной погрешности, можно представить полный результат измерения в виде

                                                      (5.5)

ЗАДАНИЕ: Решить 3 задачи, сделать вывод по ним.

Задача 1

Определить для вольтметра с пределом измерения  класса точности   K приведенную, относительную погрешность для точек U_1; U_2; U_3; U_4; U₅ В и наибольшую абсолютную погрешность прибора. Данные для решения задачи – в таблице5.1

Таблица 5.1 – Исходные данные к задаче 1

№ варианта	Диапазон измерений Umax (В)	Класс Точности прибора	Uизм (В) – измеренные значения физической величины
			U1; В	U2; В	U3; В	U4; В	U5 В
1;14	200	0,5	100	85	178	78	66
2;15	10	1	5	2,5	3	4,5	1,5
3;16	15	1,5	6	10	12	7	11
4;17	50	2	23	30	20	44	8
5;18	30	2,5	15	20	13	28	7
6;19	100	0,2	40	26	86	94	71
7;20	250	0,1	56	125	245	180	56
8;21	150	4	68	100	132	98	36
9;22	5	0,5	0,78	1	2	3	4
10;23	30	1	28	15	13	8	18
11;24	30	1,5	18,9	25	23	13	9
12;25	20	2	17,8	13	15	12	18
13;26	300	2,5	250	180	146	178	64

Методические указания к решению задачи 1

1. Определение приведенной погрешности

Приведенная погрешность –это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению, она постоянна и равна классу точности прибора.

где  - диапазон измерений; В

 - класс точности прибора 

2. Определение относительной погрешности

Относительная погрешность - это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины, но т.к. оно неизвестно, в расчётах можно принять :

где  – измеренные значения физической величины, В

Необходимо определить относительную погрешность для каждого измерения, т.е. сделать расчёт 5 раз. После этого надо сравнить все результаты и сделать вывод, при каком измерении относительная погрешность будет минимальна.

3. Определение абсолютной погрешности 

Абсолютная погрешность однократного измерения – это разность между выходным сигналом физической величины (показанием прибора) и истинным значением физической величины. Т.к. оно неизвестно, в расчётах можно определить по формуле 5.6. Определенная таким образом погрешность постоянна на всех отметках рабочей части шкалы прибора, т. е достаточно определить один раз.

Задача 2

Требуется  выбрать один из двух поддиапазонов измерений  или  магнитоэлектрического  вольтметра класса точности  так, чтобы минимизировать максимальную, без учета знака, погрешность  измерения напряжения, значение которого близко к значению  Данные для решения задачи – в таблице5.2

Таблица 5.2 – Исходные данные к задаче 2

№ варианта	Диапазон измерений Umax1 (В)	Диапазон измерений Umax2 (В)	Класс точности прибора	Uизм; В
1;14	0-30	0-100	0,5	18
2;15	0-150	0-50	1	25
3;16	0-250	0-150	1,5	125
4;17	0-50	0-100	2	30
5;18	0-100	0-200	2,5	75
6;19	0-200	0-50	0,2	48
7;20	0-30	0-150	0,1	25
8;21	0-150	0-30	4	15
9;22	0-250	0-50	0,5	46
10;23	0-150	0-100	1	75
11;24	0-100	0-50	1,5	45
12;25	0-200	0-30	2	18
13;26	0-300	0-100	2,5	80

Методические указания к решению задачи 2

1. Определить относительную погрешность  в (%)  измерения для каждого диапазона с учётом максимального значения  измеряемой величины по шкале.

2. Определить абсолютную погрешность для каждого диапазона

3. Сравнить полученные результаты расчётов и выбрать диапазон измерений, при котором погрешности будут минимальны.

Задача 3

Для поверки лабораторного ваттметра использовали образцовый прибор и сравнивали показания испытуемого ваттметра с показаниями образцового. Опыт проводили 5 раз (Wд и  Wи). Диапазон измерений у приборов одинаков – W_max. Необходимо определить класс точности испытуемого ваттметра на основе проведенных измерений. Данные для решения задачи – в таблице 5.3

Таблица 5.3 – Исходные данные к задаче 3

№ варианта	Диапазон измерений Wmax (Вт)	Wи1 /Wo1	Wи2/ Wo2	Wи3/Wo3	Wи4/Wo4	Wи5/Wo5
1;14	0-250	149/150	112/115	78/80	59/60	126/123
2;15	0-50	48,5/50	32/30	18/20	48/50	18/15
3;16	0-100	74,8/75	69/70	99/100	46/45	33/35
4;17	0-200	199/200	155/150	99/100	53/55	148/150
5;18	0-300	267/266,7	189/190	213/215	77/80	113/110
6;19	0-30	15,3/15	6/8	11/10	19/20	13/15
7;20	0-150	99/100	77/75	79/80	26/25	18/20
8;21	0-250	239/240	136/140	121/120	145/150	249/250
9;22	0-50	29/30	18/20	11/10	9/10	6/5
10;23	0-100	64,7/65	89/90	71/75	12/15	89/90
11;24	0-200	189,8/190	99/100	189/190	149/150	71/75
12;25	0-30	28,9/30	11/10	29/30	28/30	18/20
13;26	0-150	148,9/150	101/100	68/70	148/150	48/50

Методические указания к решению задачи 3

1. Показания образцового ваттметра можно принять близкими к истинным значениям измеряемой величины. Поэтому можно определить абсолютную погрешность при каждом измерении:

где  –порядковый номер испытания

Примечание: При определении абсолютной погрешности знак не учитывать.

2. Известно, что класс точности прибора – это максимальная приведенная погрешность.

Необходимо определить приведенную погрешность при каждом измерении и выбрать из 5 значений максимальное.

3. Определить класс точности прибора из перечня классов точности, утвержденных ГОСТом.

Сделать вывод по работе.

Содержание отчета

1.     Наименование, номер, тема и цель работы

2.     Краткое условие задач

3.     Решение задач с обозначением цели каждого этапа

4.     Вывод по работе

Критерии оценивания практической работы № 5

Практическая работа составлена в 26 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 1 академический час.

Таблица 5.4 - Критерии оценивания задания 5

Оцениваемый параметр	Максимальный балл
Записал наименование, номер, тему и цель урока	2
Записал условие задач с указанием единиц измерения физических величин	3
Указана цель каждого этапа решения задания	8
Верно решил задачу 1	3
Верно решил задачу 2	3
Верно решил задачу 3	2
Сделал вывод по работе	1
ИТОГО:	22

Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:

Процент результативности (правильных ответов)	Кол-во баллов	Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений
		балл (отметка)	вербальный аналог
90 ÷ 100	20 - 22	5	отлично
80 ÷ 89,9	18 – 19,9	4	хорошо
60 ÷ 79,9	13 – 17,9	3	удовлетворительно
менее 60	менее 13	2	не удовлетворительно

Краткое описание документа:

практическая работа содержит задания, методические указания к их решению и критерии оценивания работы