3 Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд представляет собой Lab VIEW компьютерную модель, располагающуюся на рабочем столе персонального компьютера. На стенде (рис. 1.1) находятся модели магнитоэлектрического милливольтамперметра, электронного аналогового милливольтметра среднеквадратического значения, электронного цифрового мультиметра, источников постоянного и переменного напряжения, делителя напряжения и коммутационного устройства.

При выполнении работы модели средств измерений и вспомогательных устройств служат для решения описанных ниже задач.

Модель магнитоэлектрического вольтамперметра используется при моделировании процесса прямых измерений постоянного напряжения и силы постоянного тока методом непосредственной оценки.

Модель электронного аналогового милливольтметра используется при моделировании процесса прямых измерений среднеквадратического значения напряжения в цепях переменного тока синусоидальной и искаженной формы методом непосредственной оценки.

Модель цифрового мультиметра при выполнении работы служит в качестве цифрового вольтметра, и используется при моделировании процесса прямых измерений постоянного напряжения и среднеквадратического значения переменного напряжения синусоидальной формы методом непосредственной оценки.

1 - магнитоэлектрический вольтамперметр, 2 - электронный аналоговый милливольтметр, 3 - электронный цифровой мультиметр, 4 - универсальный источник питания, 5 - источник переменного напряжения, 6 - гальванический элемент, 7 - коммутационное устройство, 8 - делитель напряжения)

Рисунок 1.1 – Модель лабораторного стенда на рабочем столе компьютера при выполнении лабораторной работы № 1.1

Модель универсального источника питания (УИП) используется при моделировании работы регулируемого источника стабилизированного постоянного напряжения.

Модель источника питания переменного тока моделирует работу источника переменного гармонического напряжения частотой 50 Гц, с действующим значением, равным примерно 220 В, и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.

Модель гальванического элемента моделирует работу имеющего источника постоянной электродвижущей силы с ЭДС, равной примерно 1,5 В, и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.

Модель делителя напряжения используется при моделировании работы делителя с коэффициентом деления К = 1 : 10000 при классе точности, равном 0,05, входном сопротивлении не менее 1 МОм, выходном - не более 1 кОм. Делитель можно использовать на постоянном и переменном токе с напряжением не более 500 В и частотой до 20 кГц.

Модель коммутационного устройства (КУ) используется при моделировании подключения входа вольтметров к выходу источников измеряемого напряжения. Подключение моделей вольтметров к моделям источников измеряемого напряжения производится путем установки верхнего переключателя на номер входа, к которому подключается измеряемый источник, а нижнего переключателя КУ -наномер выхода, к которому подключен измерительный прибор. Установленное соединение индицируется на передней панели КУ желтым цветом. На лицевой панели модели КУ расположены:

• тумблер «ВКЛ» включения КУ;

• тумблеры для выбора способа коммутации входов и выходов КУ между собой.

4 Рабочее задание

4.1 Запустите программу лабораторного практикума и выберите лабораторную работу № 1.1 «Прямые и косвенные однократные измерения» в группе работ «Обработка и представление результатов измерений». На рабочем столе компьютера появится модель лабораторного стенда с моделями средств измерений и вспомогательных устройств (рис. 1.1) и окна, созданного в среде MS Excel, лабораторного журнала, который служит для формирования отчета по результатам выполнения лабораторной работы.

4.2 Ознакомьтесь с расположением моделей отдельных средств измерений и других устройств на рабочем столе. Включите модели средств измерений и вспомогательных устройств и опробуйте их органы управления. Плавно изменяя напряжение на выходе УИП и поочередно с помощью КУ, подключая к выходу вольтметры, проследите за изменениями их показаний. Поменяйте пределы измерений и снова проследите за изменениями показаний вольтметров при изменении напряжения на выходе УИП. После того как вы убедитесь в работоспособности приборов, выключите все модели и вспомогательные устройства.

4.3 Приступите к выполнению заданий лабораторной работы.

Задание 1 Выполнение прямых однократных измерений

а) Выберите среди имеющихся на лабораторном стенде средств измерений вольтметр для измерения постоянного напряжения на выходе УИП с относительной погрешностью, не превышающей 1%. При выборе исходите из того, что напряжение на выходе УИП может быть установлено произвольно в диапазоне от 15 В до 30В.

• Выбрав вольтметр, включите его, установите подходящий диапазон измерений и с помощью КУ подключите вольтметр к выходу УИП.

• Включите УИП и установите на его выходе напряжение в указанном диапазоне.

• Снимите показания вольтметра.

• Запишите в отчет: показания вольтметра, тип и класс точности вольтметра, выбранный диапазон измерений.

б) Выберите среди имеющихся на лабораторном стенде средств измерений вольтметр для измерения ЭДС гальванического элемента с абсолютной погрешностью, не превышающей 2 мВ (значение ЭДС постоянно и лежит в диапазоне от 1,3 В до 1,7 В).

• Выбрав вольтметр, включите его, установите подходящий диапазон измерений и с помощью КУ подключите вольтметр к выходу источника ЭДС.

• Снимите показания вольтметра.

• Запишите в отчет: показания вольтметра, тип и класс точности вольтметра, выбранный диапазон измерений.

в) Выберите среди имеющихся на лабораторном стенде средств измерений вольтметр для измерения значения напряжения на выходе источника переменного напряжения с относительной погрешностью, не превышающей 0,5%.

• Выбрав вольтметр, включите его, установите подходящий диапазон измерений и с помощью КУ подключите вольтметр к выходу источника переменного напряжения.

• Снимите показания вольтметра.

• Запишите в отчет: показания вольтметра, тип и класс точности вольтметра, выбранный диапазон измерений.

Задание 2 Выполнение косвенных измерений

а) Выберите среди имеющихся на рабочем столе средств измерений вольтметр для косвенного измерения коэффициента деления делителя напряжения.

• Выбрав вольтметр, включите его и установите подходящий диапазон измерений.

• Подключите с помощью КУ делитель к выходу источника напряжения.

• Подключите с помощью КУ вольтметр поочередно к входу и выходу дели теля и снимите в обоих случаях показания вольтметра.

• Запишите в отчет: показания вольтметра, тип и класс точности вольтметра, выбранные диапазоны измерений, сведения о делителе напряжения.

4.4 Сохраните результаты.

4.5 После сохранения результатов закройте приложение LabVIEW и при необходимости выключите компьютер.

5 Оформление отчета

Отчет должен быть оформлен в соответствии с требованиями, приведенными во Введении. Рекомендованные формы таблиц для записи результатов приведены ниже.

Таблица 1.1

Прямые измерения напряжения на выходе УИП.
Вольтметр: тип, класс точности
Показания вольтметра, В	Диапазон измерений, В	Абсолютная погрешность, В	Относительная погрешность, %	Результат измерений, В

Таблица 1.2

Прямые измерения ЭДС гальванического элемента
Вольтметр: тип, класс точности
Показания вольтметра, В	Диапазон измерений, В	Абсолютная погрешность, В	Относительная погрешность, %	Результат измерений, В

Таблица 1.3

Прямые измерения напряжения на выходе источника переменного напряжения
Вольтметр: тип, класс точности
Показания вольтметра Ва	Диапазон измерений, В	Абсолютная погрешность, В	Относительная погрешность, %	Результат измерений, В

Таблица 1.4

Косвенные измерения коэффициента деления делителя
Вольтметр: тип, класс точности. Делитель напряжения: тип, класс точности
Показания вольтметра на входе делителя	Показания вольтметра на выходе делителя	Установленный диапазон измерений на входе делителя	Установленный диапазон измерений на выходе делителя
Относительная погрешность измерения напряжения на входе делителя, %	Относительная погрешность измерении напряжения на выходе делителя, %	Относительная погрешность измерения коэффициента деления, %	Результат измерения коэффициента деления делителя, %

6 Контрольные вопросы

1. Дайте определение следующих понятий: измерение, результат измерения, абсолютная погрешность измерения, относительная погрешность измерения.

2. Как классифицируют измерения?

3. В каких случаях проводят однократные измерения?

4. Какие измерения называются прямыми? В каких случаях выполняются прямые измерения?

5. Какие измерения называются косвенными? В каких случаях выполняются косвенные измерения?

6. Что такое средство измерения?

7. Что такое метрологические характеристики средств измерений? Какие метрологические характеристики средств измерений вы знаете?

8. Как связаны метрологические характеристики средств измерений с качеством измерений, которые выполняются с помощью этих средств?

9. Предполагается проводить однократные измерения. Какие критерии используются при выборе средств измерений, какие из этих критериев наиболее важны?