Метрологические характеристики мультиметра U3401A

084

ДИСЦИПЛИНА: МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Задание 1.

Параметры и погрешности средств измерений

Задача 1.1.    Для прибора в выбранном диапазоне определить абсолютную, относительную и приведенную погрешность измерения заданных параметров. Лицевые панели приборов изображены на рисунке

Исходные данные для расчетов:

Мультиметр Ц4340

Измеряемые значения: − I  = 0,2  мА ; ~ V = 2,5 В.

 

Решение:

На рисунке 1 изображена лицевая панель мультиметра Ц4340.

Рис.1 – Лицевая панель мультиметра Ц4340

 

Исходя из пределов измерений мультиметра, режима работы и измеренных значений, можно сделать вывод о том, что в данном случае необходимые для расчетов метрологические характеристики прибора следующие:

Предел измерения тока: 0,25 мА.

Предел измерения напряжения: 2,5 В.

Класс точности по постоянному току: 1,0.

Класс точности по переменному напряжению: 2,5.

Перейдем к расчету погрешностей.

Прибор нормирован по приведенной погрешности для обоих режимов, следовательно, приведенная погрешность измерения напряжения составляет γ_U=±2,5%; приведенная погрешность измерения тока составляет γ_I=±1,0%.

Рассчитаем абсолютные погрешности измерения напряжения и тока (Δ_U и Δ_I соответственно):

Рассчитаем относительные погрешности измерения напряжения и тока (δ_U и δ_I соответственно):

Составим таблицу 1.1 и построим графики изменения абсолютной и относительной погрешностей прибора в зависимости от показаний прибора (рис. 1.1–1.4).

Таблица 1.1

Динамика изменения абсолютной погрешности для прибора класса точности 1,0 и 2,5

Отметка шкалы, дел	5	10	15	20	25	30
Значение напряжения, Ui, В	0,41667	0,8333	1,25	1,6667	2,0833	2,5
Абсолютная погрешность, ΔUi, В	0,0625	0,0625	0,0625	0,0625	0,0625	0,0625
Относительная погрешность, δUi, %	15	7,5	5	3,75	3	2,5
Значение тока, Ii, мА	0,04167	0,0833	0,125	0,1667	0,2083	0,25
Абсолютная погрешность, ΔIi, мА	0,0025	0,0025	0,0025	0,0025	0,0025	0,0025
Относительная погрешность, δIi, %	6	3	2	1,5	1,2	1

 

Рис. 1.1. График изменения абсолютной погрешности при измерении переменного напряжения (класс точности 2,5)

Рис. 1.2. График изменения абсолютной погрешности при измерении постоянного тока (класс точности 1,0)

Рис. 1.3. График изменения относительной погрешности при измерении переменного напряжения (класс точности 2,5)

Рис. 1.4. График изменения относительной погрешности при измерении постоянного тока (класс точности 1,0)

 

Ответ:Δ_U=±0,063 B; Δ_I=±0,0025 мА; δ_U = ±2,5%; δ_I = ±1,25%; γ_U=±2,5%; γ_I = ±1,0%.

 

Задача 1.2. Вольтметр имеет заданный класс точности и следующие пределы измерений: 7,5; 15; 75; 150 В.

Определите величину предельной абсолютной и приведенной погрешности измерения напряжения U₁и U₂  и запишите результат измерения.

Исходные данные для расчетов:

Измеряемое значение, U₁ = 65,4 В; U₂ = 10,4 В.

Класс точности вольтметра

 

Решение:

Класс точности вольтметра нормирован по относительной постоянной погрешности, следовательно, δ₁ = δ₂ = δ = ±0,1%.

Исходя из того, что для измеряемого напряжения U₁ = 65,4 В необходимо выбрать предел измерения U_N=75 В, а для напряжения U₂ = 10,4 В – предел измерения U_N=15 В, определим величины предельной абсолютной погрешности измерения напряжения U₁и U₂:

Определим величины предельной приведенной погрешности измерения напряжения U₁и U₂:

Запишем результат измерения:

U₁ = (65,400 ± 0,065) В;

U₂ = (10,40 ± 0,01) В.

Составим таблицу 1.2 и построим график изменения абсолютной погрешности прибора в зависимости от показаний прибора (рис. 1.5).

Таблица 1.2

Динамика изменения абсолютной и приведенной погрешностей для прибора класса точности 0,25

Отметка шкалы	1	2	3	4	5	6
Напряжение U1i, В	15	27	39	51	63	75
Абсолютная погрешность, Δ1i, В	0,015	0,027	0,039	0,051	0,063	0,075
Напряжение U2i, В	0	0,003	0,006	0,009	0,012	0,015
Абсолютная погрешность Δ2i, В	0	0,02	0,04	0,06	0,08	0,1

Рис. 1.5. График изменения абсолютных погрешностей при измерении напряжения U₁ и U₂ (класс точности 0,1)

 

Ответ: U₁ = (65,400 ± 0,065) В; U₂ = (10,40 ± 0,01) В; γ₁ =±0,09%; γ₂ = ±0,07%.

 

Задание 1.3. Цифровой вольтметр класса точности с/d (таб. 3.18) имеет пределы измерения: 6; 15; 30; 60; 150; 300 В. 

Определите:

а) предельную погрешность измерения и запишите результат измерения напряжения U;

б) значения аддитивной и мультипликативной составляющих погрешностей результата измерения напряжения U.

Исходные данные для расчетов:

Измеряемое значение, U = 45 В.

Класс точности вольтметра 0,06/0,04

Решение:

1) Рассчитаем относительную погрешность измерения, исходя из того, что класс точности нормирован как c/d и для измеренного значения напряжения предел измерений необходимо выбрать U_N = 60 B:

Найдем абсолютную предельную погрешность измерения:

Запишем результат измерения напряжения U = (45,000 ± 0,033) В.

Составим таблицу 1.3 и построим график изменения абсолютной погрешности прибора в зависимости от показаний прибора (рис. 1.6).

Таблица 1.3

Динамика изменения абсолютной погрешности для прибора класса точности 0,06/0,04

Отметка шкалы	1	2	3	4	5	6
Напряжение Ui, В	30	36	42	48	54	60
Абсолютная погрешность Δi, В	0,03	0,0312	0,0324	0,0336	0,0348	0,036
Относительная погрешность δ, %	0,1	0,0867	0,0771	0,07	0,0644	0,06

 

Рис. 1.6. График изменения абсолютной погрешности при измерении напряжения (класс точности 0,06/0,04)

 

2) Значения аддитивной Δ_а и мультипликативной Δ_м составляющих погрешностей результата измерения напряжения U можно найти из значений с и d.

Определим значение аддитивной составляющей погрешности, зная, что

Определим значение мультипликативной составляющей погрешности, зная, что

Ответ: U = (45,000 ± 0,033) В; Δ_а =0,024 В; Δ_м = 0,009 В.

 

Задание 1.4. Определить абсолютную, относительную и приведенную погрешность измерения напряжения переменного тока U₁ с частотой T₁ и тока U₂ с частотой T₂.

Для измерения используют 4,5-разрядный цифровой мультиметр U3401A. Разрешающая способность при измерении постоянной и переменной составляющих напряжения переменного тока, отсчет полной шкалы и погрешность заданы по формуле

±Δ = ± (% от отсчета + n е.м.р.)

и представлены в таблице 1.

Таблица 1

Метрологические характеристики мультиметра U3401A

Предел измерения	Разрешающая способность	Макс. значение отсчета	Погрешность
			от 50 Гц до 10 кГц	от 10 кГц до 30 кГц	от 30 кГц до 100 кГц
500,00 мВ	10 мкВ	510,00	0,5% + 50	2% + 70	3% + 60
5,0000 В	100 мкВ	5,1000	0,5% + 25	1% + 30	3% + 40
50,000 В	1 мВ	51,000	0,5% + 15	1% + 20	3% + 30

Исходные данные для расчетов:

Измеряемое значение: U₁, = 0,54 В; U₂,= 25,54 В.

Частота: T₁ = 80 Гц; T₂ = 70 кГц.

 

Решение:

В общем виде пределы основной абсолютной погрешности измерения вольтметра заданы формулой:

±Δ_О = ±Δ = ± (% от отсчета + n е.м.р.).

Для определения процентов в этой формуле и количества единиц младшего разряда необходимо выбрать диапазон измерения по напряжению и частоте. В первом случае для измерения значения напряжения U₁, = 0,54 В с частотой T₁ = 80 Гц диапазон по напряжению до 5,0000 В, по частоте от 50 Гц до 10 кГц .

Для допускаемых пределов основной абсолютной погрешности искомые значения составят (0,5% + 25). У вольтметра в диапазоне измерения до 5,0000 В единица младшего разряда составляет 0,0001 В. Подставим эти значения в формулу и получим:

±Δ = ± (0,5% от U + 25 ∙ 0,0001)

Тогда основная абсолютная погрешность измерения составляет:

Относительную погрешность рассчитаем по формуле:

Приведенную погрешность рассчитываем как:

Во втором случае для измерения значения напряжения U₂,= 25,54 В с частотой T₂ = 70 кГц диапазон по напряжению до 50,000 В, по частоте от 30 кГц до 100 кГц .

Для допускаемых пределов основной абсолютной погрешности искомые значения составят (3% + 30). У вольтметра в диапазоне измерения до 50,000 В единица младшего разряда составляет 0,001 В. Подставим эти значения в формулу и получим:

±Δ = ± (3% от U + 30 ∙ 0,001).

Тогда основная абсолютная погрешность измерения составляет:

Относительную погрешность рассчитаем по формуле:

Приведенную погрешность рассчитываем как:

 

Ответ: ±Δ₁=±0,0052 В; ±δ₁=±0,96%; ±γ₁=±0,1%;

±Δ₂=±0,8 В; ±δ₂ = ±3,1%; ±γ₂ = ±1,6%.

 

Задание 2.

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2833; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!