Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра общей электротехники

Задания и методические указания

для выполнения контрольной работы

по дисциплине

« МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ »

(ГОС - 2000) для студентов всех форм обучения специальности 050501.65 Профессиональное обучение (электроэнергетика, электротехника и электротехнологии) (030500.19) специализаций «Электротехника, электротехнологии и технологический менеджмент» (030503.19), «Электроэнергетика, энергоаудит, энергосбережение» (030504.19) Екатеринбург Задания и методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине «МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ»

(ГОС-2000), Екатеринбург, ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. университет», 2009.

35 с.

Составитель:

кандидат педагогических наук, доцент Е.Д. Шабалдин Одобрены на заседании кафедры общей электротехники.

Протокол от _ 2009 г. № Заведующий кафедрой ОЭ Е.Д. Шабалдин Рекомендованы к печати методической комиссией Института электроэнергетики и информатики ГОУ ВПО РГППУ. Протокол от _ 2009 г. № Заместитель председателя методической комиссии ЭлИн РГППУ А.А. Карпов © ГОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», © Е.Д. Шабалдин Содержание Методические указания к выполнению контрольных заданий

Задание 1.

Задание 2.

Задание 3.

Задание 4.

Задание 5.

Задание 6.

Задание 7.

Задание 8.

Задание 9.

Задание 10.

Выбор номеров вариантов заданий

Библиографический список

Приложение 1. Образец оформления титульного листа контрольной работы……………...... Приложение 2. Значения плотности воды…………………………………………………….. Приложение 3. Единицы давления……………………………………………………………… Приложение 4. Значение коэффициента Стьюдента…………………………………………… Приложение 5. Приставки кратных и дольных единиц СИ……………………………………. Приложение 6. Основные и производные единицы СИ……………………………………..…. Приложение 7. Построение фигуры Лиссажу графоаналитическим способом………………. Приложение 8. Правила снятия показаний стрелочных приборов с равномерной шкалой…. Приложение 9. Греческий алфавит………………………………………………………………. Приложение 10. Обозначения условные графические в принципиальных схемах…………... Приложение 11. Электромеханические приборы……………………………………………….. Приложение 12. Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов……... Методические указания к выполнению контрольных заданий В самостоятельной внеаудиторной работе, предусмотренной учебным планом, студенты получают необходимые теоретические знания о методах и принципах измерений, способах обеспечения необходимой точности измерений, принципах устройства и функционирования аналоговых и цифровых измерительных приборов, методах и средствах измерения неэлектрических величин и др. Приобретают практические умения по подбору необходимых для измерения приборов с учетом значений измеряемой величины, условий измерений и требуемой точности; по расчету погрешностей прямых и косвенных измерений; по подбору методов и расчету схем при измерении электрических и неэлектрических величин; по оценке точности измерений, определении случайных и систематических составляющих погрешностей измерений и т.д. Одним из основных видов самообразовательной деятельности студента является выполнение контрольных заданий. Работа над контрольными заданиями помогает студентам проверить степень усвоения ими курса, выработать у них навык четко излагать ход решения, вырабатывать аккуратность при оформлении и в следовании стандартам. Для успешного достижения этой цели необходимо следовать определенным правилам.

К представляемым на проверку контрольным заданиям по «Метрологии и электрическим измерениям» предъявляются следующие обязательные требования:

1. Вариант заданий определяется, как правило, по последним двум цифрам зачетной книжки студента, а соответствующие наборы из задач выбираются по таблицам в методических указаниях.

2. Работа выполняется на листах формата А4 (210297 мм), односторонних, сброшюрованных в обложку. На титульном листе – таблица с номерами заданий и их вариантов (см. приложение 1). Студент получает у преподавателя индивидуальный ключ с алгоритмом выбора вариантов заданий. В тексте слева необходимо предусмотреть поле 4-5 см для замечаний рецензента. Нумерация страниц производится арабскими цифрами внизу страницы справа. При этом титульный лист включается в общую нумерацию страниц, но на нем номер страницы не ставится. В конце работы приводится список использованной литературы, оформленный по стандарту, а в начале – содержание. Ваш основной инструмент для выполнения контрольной работы – адаптированное пособие [1] и глоссарий по дисциплине.

3. Нумерация заданий только последовательная (см. п.12), не допускается изменение порядка следования задач. Условие каждой задачи необходимо записывать полностью и с новой страницы. В заголовке приводится порядковый номер задания, в скобках – номер варианта задания, далее следует текстовая часть условия, обозначения величин с числовыми данными. Величины обозначаются так, как принято в пособии. Значения всех заданных величин должны быть выражены в единицах СИ и выписаны их числовые значения в столбец в условии задачи. Ответ содержит величины с соответствующими размерностями и округлением результата, выполненным по правилам (см. п.2.2.2 пособия [1]) и, при необходимости, краткий вывод.

4. Значения величин, а также позиционные обозначения электрорадиокомпонентов и приборов, означенных на схеме и в условии задачи, должны полностью соответствовать обозначениям, указанным в ходе решения, пояснениях и выводах уравнений.

5. Путь решения задачи должен быть кратко обоснован с применением соответствующих законов, определений и положений. На используемые уравнения, формулы и соотношения, приведенные в этом пособии, нужно ссылаться с указанием их порядковых номеров. Приступая к решению, указать, какие законы, методы расчета, известные формульные зависимости предполагается использовать при решении, привести их математическую запись. Величины, входящие в используемые формулы, должны быть расшифрованы (пояснены).

6. Ход решения должен быть подробно пояснен. В процессе вывода уравнения даются текстовые комментарии. Чем больше глубина проработки теоретического материала студентом, выраженная в его текстовых и математических пояснениях, тем выше оценка и скорее аттестация. В случае отсутствия текстовых пояснений, подробных математических выкладок в ходе вывода уравнений, отсутствия логической связи между этапами решения, работа не может быть зачтена.

7. Как правило, задачи следует решать в общем виде, т.е. в буквенном выражении, без вычисления промежуточных величин. Числовые значения подставляются только в окончательную (расчетную) формулу, определяющую искомую величину. Если эта формула не является выражением физического закона, то ее следует вывести на основе соответствующих теоретических сведений, например, путем решения системы уравнений и т.п. После получения расчетной формулы необходимо выполнить ее проверку. Для этого нужно в эту формулу вместо символов физических величин подставить обозначения их единиц в СИ и после проведенных сокращений убедиться, совпадают ли единицы левой и правой частей формулы. Это называется проверкой размерности величины. И только после этого подставить в расчетную формулу числовые значения величин и провести вычисления. Непростительной ошибкой в точных науках является игнорирование студентом размерности вычисленной величины, непонимание ее порядка, кратных и дольных приставок ее обозначения (см. прил.5, 6).

8. Чертежи, графики, диаграммы, принципиальные и другие схемы, поясняющие условие и решение задачи, должны быть выполнены аккуратно, по линейке, графитовым карандашом или черной гелевой ручкой в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД (см. прил. 10), в соответствующем масштабе, а при необходимости, с указанием его размерности на чертеже. Наилучшим помощником студента-энергетика-электронщика является стандартная линейкатрафарет радиоинженера, продаваемая в магазинах канцелярских товаров. Для решения отдельных графических задач вам потребуется также циркульизмеритель. Построения, выполняемые графоаналитическим методом, выполняются на миллиметровой бумаге и вклеиваются на соответствующую страницу.

9. Используемое при выполнении заданий программное обеспечение (математические, графические, моделирующие и др. пакеты) аннотируется: название пакета, версия; пояснить, какие инструменты и функции пакета использованы студентом в решении, какие величины и уравнения обрабатывались.

Вклеенные в работу распечатки маркируются названием программного продукта. Математический пакет MathCAD, например, рассмотрен в источнике [9].

10. В конце каждого задания приводится библиографическая ссылка (с указанием страниц) на источник информации, использованный в ходе решения (см. образец в приложении). Это позволит рецензенту при необходимости дать рекомендации со ссылкой на конкретные страницы использованной вами литературы. В конце работы приводится полный перечень использованной при подготовке контрольной работы литературы.

Контрольная работа сдается студентом в деканат до начала сессии.

Незачтенная контрольная работа возвращается студенту для доработки. Получив проверенную работу, студент обязан тщательно изучить все замечания рецензента, уяснить свои ошибки и внести исправления. После доработки контрольная работа должна быть снабжена «Работой над ошибками», выполненной на отдельных листах, прикрепленных к работе. Исправления ошибок в ранее проверенном преподавателем тексте не допускаются. Преподаватель должен видеть точность исполнения замечаний и указаний, ход умозаключений студента при работе над ошибками. Работа сдается студентом на повторную проверку не позднее, чем за 3 дня до экзамена/зачета непосредственно ведущему преподавателю. Во время собеседования Вам предложат пояснить ход решения задач, входящих в контрольную работу, а также физический смысл встречающихся в решениях задач величин, применяемых при вычислениях единиц и т.п. Неудовлетворительные ответы на вопросы по контрольной работе потребуют повторного собеседования с изменением сроков сдачи зачета/экзамена.

12. Если, несмотря на приложенные усилия, работу с учебными материалами какую-то отдельную задачу решить не удается, нужно оформить работу и привести условие этой задачи в соответствующем разделе (в последовательной нумерации задач), коротко письменно изложив свои выкладки и возникшие затруднения. Пусть такая работа и не будет принята с первого раза, однако рекомендации рецензента, его пояснения и ссылки на нужные разделы учебной литературы помогут Вам найти правильное решение при повторной доработке первого варианта контрольной работы. Теоретический материал по затруднительным разделам работы должен быть заблаговременно тщательно проработан студентом, чтобы защита состоялась (см. библиографический список). Помните, что главное условие вашей аттестации по учебной дисциплине – это проявление максимальной самостоятельности в выполнении любой, даже самой сложной работы.

Оценка погрешностей косвенных измерений (теоретические сведения пп. 2.3, 10.1 и прил.1, [1]).

Условие задачи.

Через проводник, обладающий некоторым конечным омическим сопротивлением R, пропускали ток I в течение отрезка времени t. Каждая из указанных величин была измерена с последующим вычислением ее абсолютной погрешности (R, I, t). Определить значение величины выделившегося на сопротивлении тепла Q = RI 2t и абсолютной погрешности измерения. Ответ записать в виде Q = (Q ± Q) Дж в соответствии с правилами округления аргумента и погрешности (см. п. 2.2.2 пособия [1]). Данные для расчетов приведены в табл. 1.

Расчет погрешности результата косвенного измерения расхода (теоретические сведения пп. 2.3, 10.1, прил.1, [1] и приложение 2).

Рассмотрим пример расчета погрешности результата косвенного измерения расхода жидкости. Воспользуемся детерминированным подходом, т.е.

оценкой по наихудшему случаю, когда погрешности принимают максимально возможные значения при заданных условиях. Сформулируем некоторые специфические для этой задачи допущения.

А. При выполнении определенных условий (трубопровод на достаточной длине прямой и полностью заполнен жидкостью, движение ее равномерное, внутреннее сечение трубопровода на достаточной длине постоянно и т.п.) значение текущего расхода Q рассчитывается по формуле где значение плотности жидкости; S площадь внутреннего сечения трубопровода; d внутренний диаметр трубопровода; скорость движения потока.

Б. Интервал наблюдения так невелик, что можно считать все величины неизменными: = const; = const; d = const, т.е. используется статическая модель измерения. Поскольку все входящие в выражение величины постоянны, то и значение расхода Q постоянно.

В. Значения величин,, d в общем случае измеряются различными приборами со своими конкретными погрешностями, определяемыми их классами точности. Погрешности этих промежуточных результатов могут быть найдены на основе паспортных данных и показаний используемых приборов.

Как известно, для такого случая функциональной зависимости (функционал вида «произведение») суммарная предельная относительная погрешность может быть найдена как сумма предельных относительных погрешностей определения значения каждой составляющей исходной величины (погрешностью определения значения числа пренебрежем) (см. п. 2.3. и прил.1, [1]):

Предположим, что предельные относительные погрешности определения значений исходных величин, найденные по результатам исходных измерений и паспортным данным приборов, равны, соответственно, = ±1%, = ±2%, d = ±1,5%. Тогда суммарная погрешность Q результата измерения расхода Q:

Если относительные погрешности неизвестны, а известны пределы абсолютных погрешностей X i измерения исходных величин и собственно результаты этих измерений Xi, то предельные значения относительных погрешностей X i, %, легко находятся следующим образом:

Справочные данные (теория).

Требования к метрологическим характеристикам приборов учета 1. В соответствии с «Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя» от 12.09.1995 для прибора учета, регистрирующего температуру теплоносителя, абсолютная погрешность t, °С, измерения температуры не должна превышать значений, определяемых по формуле:

где t температура теплоносителя.

2. Приборы учета, регистрирующие давление теплоносителя, должны обеспечивать измерение текущего давления с относительной погрешностью не более 2%.

3. Приборы учета, регистрирующие время, должны обеспечивать измерение текущего времени с относительной погрешностью не более 0,1%.

Пусть плотность отопительной воды (теплоносителя) при температуре t = 72°С и давлении 10 кгс/см2 равна 977 3 и измерена с точностью 1%; диам метр трубопровода (100 ± 0,1) мм; скорость теплоносителя постоянна, равна и измеряется, например, электромагнитным преобразователем типа ПРЭМ-2 с точностью 0,5%. Найти максимальное значение абсолютной пом грешности измерения расхода теплоносителя в Решение.

1. Рассчитаем расход воды по значениям, приведенным в условии задачи:

2. Найдем относительную погрешность измерения диаметра трубопровода:

3. Рассчитаем относительную погрешность измерения расхода воды:

4. Найдем максимальное значение абсолютной погрешности измерения расхода теплоносителя в единицах СИ:.

5. Переведем полученное значение из в требуемые единицы измерения, при этом погрешностью измерения времени пренебрежем:

Следует помнить, что подсчитанное значение величины является максимально допустимым при заданных условиях измерений.

6. Ответ: Расход отопительной воды: 15,35 ± 1,7%. Максимальное знас чение абсолютной погрешности измерения объема расходуемой воды:

Условие задачи.

Рассчитать расход теплоносителя (воды), измеренный косвенным способом. Дано: температура t,°С, давление воды P (рассчитывается плотность среды по табличным данным), скорость потока и диаметр трубопровода, а также относительные и абсолютные погрешности их измерения. Во всех вариантах относительную погрешность измерения плотности воды принять равной 0,1%.

Найти: а) массовый расход теплоносителя в кг/с, записать его в виде Q = Q ± Q ; б) максимальное значение абсолютной погрешности измерения объемм ного расхода теплоносителя в. Выполните действия с размерностями и окч ругление результата.

Данные для расчетов плотности при заданной температуре и давлении воды приведены в прил. 2, исходные данные к задаче в табл. 2.

Расширение пределов измерений амперметров (теоретические сведения пп. 5.1, 10.2, [1]).

Исходным для расчетов шунтов является то, что ток магистрали Iм = Iш + I0. Необходимость в шунтировании обусловлена тем, что токовая рамка (обмотка) прибора рассчитана на конкретный номинальный ток, который не может быть превышен.

Условие задачи.

Определить величину измеряемого тока магистрали Iм, если амперметр с внутренним сопротивлением R0 имеет шунт с сопротивлением Rш и показывает следующий ток … (см. табл. 3). Обозначить на схеме все расчетные напряжения и токи.

П р и м е ч а н и е. Уравнение для расчета Iм выведите самостоятельно, используя законы Ома и Кирхгофа. Проведите проверку размерности.

Измерение мощности электродинамическими приборами. Применение трансформаторов тока и напряжения (теоретические сведения пп. 5.1, 5.2, 10.2, [1]).

При прямом измерении активная мощность измеряется электромеханическими (электродинамической и ферродинамической систем), цифровыми и электронными ваттметрами. Включение электромеханических ваттметров непосредственно в электрическую цепь обычно допустимо при токах нагрузки, не превышающих 10…20 А, и напряжениях до 600 В. Измерение мощности при больших токах нагрузки и в цепях высокого напряжения производится ваттметром с измерительными трансформаторами тока и напряжения TA и TV (рис. 2).

Рис. 2. Включение трансформаторов тока и напряжения Условие задачи.

Дано: входное напряжение измерительной цепи u ; сопротивление нагрузки Zн ;

номинальное значение тока I2, протекающего через токовую обмотку ваттметра; номинальное падение напряжения U2 на обмотке напряжения ваттметра (табл. 4). Найти коэффициенты трансформации KI и KU работающих с ваттметром трансформаторов тока и напряжения TA и TV соответственно. Рассчитать мощность нагрузки P. Обозначить на схеме все расчетные напряжения и токи.

Аналоговые средства динамических измерений. Электронно-лучевые осциллографы (теоретические сведения п. 4.3 [1]).

Запишите значения величин Ua и T, подсчитанные с использованием шкалы осциллографа. Переведите их в единицы СИ. Посчитайте частоту измеренного сигнала по формуле Условие задачи.

Рассчитать параметры синусоидального сигнала, приведенного на рис. (амплитуду Ua, действующее значение Uд, период T, частоту f ) по данным, приведенным в условии (табл. 5):

1. положению регулятора чувствительности канала «Y» (делителя/усилителя вертикального отклонения луча), 2. положению регулятора длительности развертки (частоты генератора развертывающего пилообразного напряжения).

Иначе говоря, по ценам деления шкалы осциллографа по оси напряжения и по оси времени соответственно. Зарисовать осциллограмму в тетрадь. Привести расчеты. Показать параметры сигнала с помощью выносных линий.

П р и м е ч а н и е. Деление шкалы осциллографа это квадрат, ограниченный сквозными вертикальными и горизонтальными линиями, он обычно разбит рисками на десять частей (по 0,1 дел.) или пять частей (по 0,2 дел). Для упрощения на нижеприведенном рисунке риски не показаны.

Измерения параметров импульсных сигналов.

Импульс кратковременное изменение напряжения или тока. На рис. показан идеальный импульсный прямоугольный сигнал с постоянной составляющей. Нарастание напряжения u(t) называется передним фронтом (или фронтом), спад напряжения задним фронтом (или срезом) импульса (рис. 4).

Для прямоугольного импульсного сигнала характерны такие параметры, как T период повторения импульсов, время (длительность) одиночного импульса, Up размах сигнала, k скважность, D коэффициент заполнения.

Скважность один из классификационных признаков импульсных систем, безразмерный параметр импульсного периодического сигнала, равный отношению периода следования (повторения) импульсов к длительности одиночного импульса. Скважность определяет отношение пиковой мощности импульсной установки (например, передатчика радиолокационной станции) к её средней мощности и таким образом является важным показателем работы импульсных систем. В устройствах и системах дискретной (цифровой) передачи и обработки информации недостаточно высокая скважность может приводить к искажению информации. Обратная величина это коэффициент заполнения (англ. duty cycle) импульсного периодического сигнала. Частое применение в практике находит сигнал со скважностью, равной двум меандр.

Реальный прямоугольный импульсный сигнал всегда имеет искажения, связанные с переходными процессами (рис. 5).

Длительность импульсов tи определяется на уровне 0,5 от амплитуды, а длительность переднего фронта импульса (нарастания) tн от 0,1 до 0,9 от амплитуды. В этом же диапазоне (от 0,1 до 0,9) рассматривается и длительность заднего фронта (спада) tсп. Таким образом, исследуемый импульс характеризуют следующие параметры:

ha амплитуда импульса (без учета выброса);

hв выброс, кратковременный по отношению к длительности импульса, т.е. подъем фронта, превышающий амплитуду импульса;

tн время нарастания в интервале от 0,1 до 0,9 амплитудного значения;

tсп время спада в интервале от 0,9 до 0,1 амплитудного значения;

tи время между началом и концом импульса, отсчитываемое обычно на уровне 0,5 амплитуды (но в некоторых случаях на уровне 0,7);

100% завал вершины импульса, выраженный в процентах.

Условие задачи.

Дана осциллограмма прямоугольного импульса, наблюдаемого на экране осциллографа (рис. 6). Рассчитайте параметры импульса (ha, tи и завал вершины импульса, %) по данным, приведенным в условии. Зарисуйте импульс в тетрадь. Приведите подробный расчет с обязательным указанием единиц измерений.

Положения регулятора чувствительности канала «Y» и положение регулятора длительности развертки указаны в табл. 5 к задаче 5.

П р и м е ч а н и е : относительная погрешность измерения электроннолучевым осциллографом может достигать 10%.

Рис. 6. Прямоугольный импульс для расчетов Электронно-графические приборы. Фазовые измерения (теоретические сведения пп. 4.3.1, 5.4.1, прил. 2, [1] и приложение 7).

Условие задачи.

Построить графоаналитическим способом фигуру Лиссажу, которая должна получиться на экране осциллографа при подаче на входы X и Y синусоидальных сигналов, имеющих следующие частоты … (табл. 7). Фазовый сдвиг между сигналами равен. Построение выполнить на отдельном листе бумаги в клетку или миллиметровой бумаге и вклеить в работу. Следовать инструкции, изложенной в приложении 2 [1].

Цифровые измерительные приборы. Способы задания класса точности прибора (теоретические сведения пп. 4.1, 10.3, [1]).

Условие задачи.

Определите предел допустимой абсолютной погрешности цифрового вольтметра, имеющего заданный класс точности, на диапазоне (пределе) измерения с максимальным значением U1 при измерении напряжения U2. Данные для расчетов в табл. 8.

Поверка электроизмерительных приборов. Способы задания класса точности прибора (теоретические сведения пп. 4.1, 10.3, [1]; п.11.1 глоссария; методические указания к выполнению лабораторной работы «Поверка электроизмерительных приборов» № 2724 [7]).

Условие задачи.

Проводится процедура поверки электроизмерительного прибора (амперметра) с пределом измерения XN = 1 А. Последовательно с ним в цепь включен образцовый прибор цифровой амперметр. Рассчитайте класс точности поверяемого амперметра по табличным результатам поверки (табл. 9). Полученный в результате поверки действительный класс точности приведите к нормированному ряду ГОСТ. Начертите принципиальную схему поверки. На отдельном рисунке изобразите шкалу поверяемого прибора.

Анализ случайных погрешностей. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Обработка результатов измерения с многократными наблюдениями (теоретические сведения см. глава 3, пп. 3.3 (3.3.1, 3.3.2) [1], [4] и приложение 4).

Номера расчетных формул в круглых скобках указаны по пособию [1].

Условие задачи.

При экспериментальном определении величины одного и того же резистора с сопротивлением R = 1,000 Ом студентами учебной группы численностью 30 человек были получены следующие значения (Ом) (табл. 10). Предполагаем, что систематическая погрешность была исключена из результатов введением поправки, и результаты наблюдений распределены по нормальному закону.

№ студента по списку Считаем, что в Вашем случае пять студентов свои результаты не предъявили (в таблице 11 указаны №№ студентов по журналу), покажите их вычеркиванием из таблицы.

Вычислить: 1) среднее арифметическое результатов наблюдений x (или, что то же самое, математическое ожидание случайной величины mx (ф. 3.5 [1]));

2) стандартное отклонение (иногда среднее квадратическое отклонение результатов наблюдения) (ф. 3.6 [1]);

3) стандартную ошибку среднего (или среднее квадратическое отклонение среднего арифметического S x ) (ф. 3.10 [1]);

4) доверительные границы (или доверительный интервал ) случайной погрешности результата измерения при заданной доверительной вероятности P = 0,95 (для технических измерений), используя табличное значение критерия Стьюдента (t-критерия) (пп. 3.3.1, 3.3.2 [1]), Рассчитываем доверительный интервал в виде:

где tq коэффициент Стьюдента (см. приложение 4). Ответ внесите в виде R = ( x ± ; P). Ответ записать по правилам округления аргумента величины и ее погрешности.

списку (последние две цифры зачетной книжки, начиная с 00, 01, 02…99) а) основная литература 1. Шабалдин Е.Д., Смолин Г.К., Уткин В.И. и др. Метрология и электрические измерения: Учеб. пособие. Под ред. Е.Д. Шабалдина. Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО «Рос. гос.

проф.-пед. ун-т», 2006. 282 с.

2. Шабалдин Е.Д. Глоссарий по метрологии и электрическим измерениям. Основные положения международных рекомендаций ПМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» для студентов профессионально-педагогических специализаций с дополнениями и пояснениями / Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 2010. 32 с.

3. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. – М.: Высш.школа, 2008. – 182 с.

4. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. Учеб. пособие для вузов. – М.: Логос, 2001.– 408 с.

5. Основы метрологии и электрические измерения: Учеб. для вузов /Под ред.

Е.М. Душина. 6-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1987. 480 с.

б) дополнительная литература 6. Шабалдин Е.Д. Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование электронно-лучевого осциллографа» / Рос. гос. проф.-пед. ун-т Екатеринбург, 2008. 20 с.

7. Шабалдин Е.Д. Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование методов поверки электроизмерительных приборов электромеханической группы». / Рос. гос. проф.-пед. ун-т Екатеринбург, 2008. 12 с.

8. В.И. Уткин. Основы теории ошибок. Методические указания к самостоятельной работе / Свердл. инж.-пед. ин-т. Свердловск, 1990.

9. Смолин Г.К., Шабалдин Е.Д. Решение задач по электротехнике с использованием компьютера: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2002. 72 с.

10. Болтон У. Карманный справочник инженера-метролога. М.: Изд. дом «ДодэкаXXI», 2002. 384 с.

11. Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справ. пособие: Пер. с англ. М.:

Энергоатомиздат, 1991. 144 с.

12. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. 10-е изд., стер. М.:

Высш. шк., 2005. 576 с.

13. Завражина Т.Г. Датчики: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.пед. ун-та, 2002. 87 с.

14. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. 2-е изд., испр. и доп.

Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1967. 88 с.

15. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов / Н.Н. Евтихеев, Я.А. Купершмидт, В.Н. Скугоров и др.; Под общ. ред. Н.Н. Евтихеева. М.:

Энергоатомиздат, 1990. 352 с.

16. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для студ. высш.

учеб. заведений / [Г.Г. Раннев, В.А. Сурогина, В.И. Калашников и др.] ; Под ред. Г.Г. Раннева.

2-е изд. стер. М.: Изд. центр «Академия», 2007. 512 с.

17. Любимов Л.И. Поверка средств электрических измерений: Справ. кн. / Л.И. Любимов, И.Д. Форсилова, Е.З. Шапиро и др. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат.

Ленингр. отд-ние, 1987. 296 с.

18. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 535 с.

19. Методы электрических измерений: Учеб. пособие для вузов / Л.Г. Журавин, М.А.

Мариненко, Е.И. Семенов и др.; Под ред. Э.И. Цветкова. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.

отд-ние, 1990. 288 с.

20. Метрология и радиоизмерения: Учеб. для вузов / В.И. Нефедов, В.И. Хахин, В.К.

Битюков и др. / Под ред. В.И. Нефедова. М.: Высш. шк., 2003. 526 с.

21. Метрология и радиоизмерения: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Борис Владимирович Дворяшин. М.: Изд. центр «Академия», 2005. 304 с.

22. Сборник задач и упражнений по электрическим и электронным измерениям:

Учеб. пособие для втузов / Э.Г. Атамалян, Е.Р. Аствацатурьян, О.Н. Бодряшова и др.; Под ред. Э.Г. Атамалян. М.: Высш. шк., 1980. 117 с.

23. Харт X. Введение в измерительную технику: Пер. с нем. М.: Мир, 1999. 391 с.

24. Шабалдин Е.Д., Смолин Г.К. Практикум по профессии: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2003. 113 с.

25. Шульц Ю. Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практиков: Справ.

Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1989. 288 с.

26. Электрические измерения (с лабораторными работами): Учеб. для техникумов / Р.М. Демидова-Панферова, В.Н. Малиновский, В.С. Попов и др.; Под ред. В.Н. Малиновского. М.: Энергоатомиздат, 1983. 392 с.

27. Электрические измерения: Учеб. пособие для вузов. / В.Н. Малиновский, Р.М. Демидова-Панферова, Ю.Н. Евланов и др.; Под ред. В.Н. Малиновского. М.: Энергоатомиздат, 1985. 372 с.

(«Унифицированный указатель информационного ресурса», или «веб-адрес»):

1. http://liber.rsuh.ru/section.html?id=4642 примеры оформления различных библиографических ссылок, в том числе URL 2. http://standard.edu.ru/ каталог русскоязычных образовательных Интернет-ресурсов (ввести строку поиска) 3. http://elektroshema.ru выполнение чертежей электрических схем 4. http://cxem.net/beginner/beginner9.php условные графические и буквенные обозначения электро- и радиоэлементов; сборник примеров электрических схем; советы мастеру-радиолюбителю; программное обеспечение 5. http://metrologu.ru форум метрологов 6. http://www.rosstandart.ru сайт Росстандарта 7. http://www.metrologi.ru/ измерительные приборы и инструменты 8. http://kipinfo.ru/ Интернет-проект об измерительных приборах и оборудовании 9. http://www.metrob.ru/ сайт по метрологии, списки литературы по метрологии 10. http://www.ru.wikipedia.org свободная электронная энциклопедия 11. http://physics.kenyon.edu/EarlyApparatus/Titlepage/Electrical_Measurements.html история развития электроизмерительных приборов и инструментов (англ.) 12. http://www.answers.com/topic/electrical-measurement электронная энциклопедия, раздел по электрическим измерениям (англ.) 13. http://www.ru.convert-me.com/ru/ интерактивный конвертер величин 14. http://school-collection.edu.ru/catalog/ единая коллекция цифровых образовательных ресурсов для школы (см. физикаинтерактивные модели по физике) П р и м е ч а н и е. Для подготовки реферативных работ использовать расширенный библиографический список, приведенный в пособии [1].

Образец оформления титульного листа контрольной работы Российский государственный профессионально-педагогический университет Институт электроэнергетики и информатики « Метрология и электрические измерения »

Значения плотности воды (кг/м3) для заданных температур рт.ст.

ст.

Значение коэффициента tq для случайной величины, имеющей распределение Стьюдента с n1 степенями свободы ность русская международная русское международное ДольПример ность русская международная русское международное Величина русское назва- международное Термодинамическая температура Производные единицы СИ с собственными названиями Температура по шкале градус (электрич. напряжение) Электрическая проводиОм1 = кг1·м2·с3А Поглощённая доза иониДж/кг = м2/c зирующего излучения Эффективная доза иониДж/кг = м2/c зирующего излучения *Градус Цельсия — это специальное наименование, используемое вместо наименования «кельвин»

Построение фигуры Лиссажу графоаналитическим способом При построении фигур Лиссажу необходимо учитывать следующее:

1. Сигнал с частотой fy подается на горизонтальные отклоняющие пластины (вертикального отклонения луча) осциллографа и соответственно строится относительно горизонтальной оси. Сигнал fx строится относительно вертикальной оси, так как подается на вертикальные отклоняющие пластины.

2. Амплитуды двух исследуемых сигналов должны быть равны, т.е. фигура Лиссажу вписывается в квадрат.

3. Шаг по шкале времени при построении принимается, например, равным 1/8 части периода сигнала, имеющего наибольшую частоту (в приведенном примере fy = 200 Гц). Это делается для исключения ошибок при построении. Шаг времени при разбиении обоих сигналов должен быть одинаковым и соответствовать делениям масштабной бумаги (рис. 7).

Рис. 7. Построение результирующей траектории луча методом 4. Выбирается временной интервал для построения сигнала, следующего с меньшей частотой. В рассматриваемой задаче такая частота у сигнала fx (по условию задачи это отрезок от метки 1 до метки 17). В этом же интервале должны укладываться все периоды сигнала fy. В приведенном примере соотношение частот 1:2, т.е. в интервале одного периода fx располагается два периода fy. Например, в случае соотношения частот 2:3 в конкретном выбранном временном интервале будет укладываться два полных периода первого сигнала и три второго. Только в этом случае процесс взаимовлияния сигналов на луч изображается как циклический и траектория луча осциллографа является замкнутой, т.е. фигура Лиссажу будет соответствовать видимой нами на экране.

5. Если в условии задачи указан фазовый сдвиг между сигналами, то один из сигналов строится с его учетом. Например, если фазовый сдвиг равен 90° (т.е. /2 рад, или четверть периода), то нулевой момент времени (в рассматриваемом примере обозначен цифрой «1») будет приходиться на максимальное значение сигнала (рис. 8). Сигнал, сдвинутый по фазе, достраивается до полного периода (или целочисленного количества периодов), т.е. в конце необходимо будет добавить четверть периода.

6. Метки по обеим осям времени нумеруются, и затем выполняется геометрическое (графическое) сложение сигналов по точкам. Точки соединяются между собой гладкой кривой.

Рис. 8. Примеры построения фигур Лиссажу при соотношениях Правила снятия показаний стрелочных Показания стрелочных приборов с равномерной шкалой снимаются в указанной ниже последовательности:

1. Определяется число делений прибора (ЧД). В рассматриваемом случае их 50 (рис. 9). Необходимо помнить, что понятия «деление» и «риска» это разные вещи. На рисунке количество делений между двумя соседними оцифрованными рисками (или делениями) шкалы равно 10. Каким образом можно подсчитать количество делений между двумя ближайшими соседними рисками? Оно равно, например: (3020)/5 = 2, т.е. на шкале указанного прибора между двумя соседними рисками заключено два деления. Задача оператора – оценить значение части деления (минимизировать погрешность интерполяции).

2. Определяется предел измерения прибора (ПИ). Необходимо помнить, что прибор может быть одно- или многопредельным. Допустим, в нашем примере предел измерения равен 10 В.

3. Вычисляется цена деления прибора (ЦД):

4. Определяется число отсчета (ЧО), т.е. сколько делений показывает прибор. В рассматриваемом случае стрелка находится между двумя рисками, поэтому в соответствии с п.1 предполагаем, что прибор показывает 29 делений (относим показание стрелки к центру интервала между рисками).

5. Рассчитывается показание прибора:

Название буквы Произноше- Общепринятое употребление Обозначения условные графические в принципиальных схемах (ГОСТ 2.728-74; 2.730-73; 2.723-68; 2.755-74) Потенциометр функциональb 4 ный Резистор переменный в реостатном а) общее обос управлением по аноду значение в) с нелинейным регулированием Терморезистор «t°» – ОТКС сти Катушка индуктивности, дрос- Светодиод сель:

а) без магнито- Фотодиод провода б) с магнитопроводом Трансформатор однофазный:

а) без магнитотипа p-n-p провода б) с магнитопроD магнетика в) -’’- из магнитодиэлектрика Контакт коммутационного устКонтакты разъемного ройства.

а) общее обоа) штырь значение б) переключающий Переключатель Соединение контактное (например, 6-позиционный) Переключатель кнопочный (за- Элемент гальванический размыкающий) Прибор измериРегулирование инструтельный покаментом а) снаружи и зывающий (амперметр) Корпус элекПредохранитель плавкий тронного прибообщее обозначение) ра и заземление и стрелкой;

2 неподвижный сердечник; где 0 = BS ;

3 полюсные наконечники; B индукция в зазоре;

2 подвижная катушка Электростатическая Прибор магнитоэлектрический с подвижной рамкой Логометр магнитоэлектрический Прибор электромагнитный Прибор электродинамический Прибор ферродинамический Прибор индукционный Прибор электростатический Прибор магнитоэлектрический с выпрямителем (выпрямительный прибор) Прибор магнитоэлектрический с электронным преобразователем в измерительной цепи (электронный прибор) Прибор магнитоэлектрический с неизолированным термопреобразователем (термоэлектрический прибор) Ток постоянный Ток переменный (однофазный) Ток постоянный и переменный Ток трехфазный переменный (общее обозначение) Прибор применять при вертикальном положении шкалы Прибор применять при горизонтальном положении шкалы Класс точности прибора, например 1, Напряжение испытательное, например 2 кВ Прибор защищен от влияния внешнего магнитного поля (I категория защищенности) Прибор защищен от влияния внешнего электрического поля (I категория защищенности) Внимание! Смотри указания в инструкции по эксплуатации прибора

« МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ »

Подписано в печать……….…. Формат 60х84/16. Бумага для множ. аппаратов.

Печать плоская. Усл. печ. л….….. Уч.- изд. л….….. Тираж..….. экз. Заказ №…..

ГОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

Ризограф ГОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей,