 |
Выбор методов и средств измерений
|
|
|
|
Курсовая работа
По Методам и средствам измерений, испытаний и контроля
Тема: "Разработка методик выполнения измерений средневыпрямленного значения напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения"
Содержание
Введение
. Разработка основных этапов МВИ
Формирование исходных данных
Выбор методов и средств измерений
. Разработка документации
Заключение
Используемая литература
Введение
Методика выполнения измерений (МВИ) - это нормативный документ, который регламентирует методы, технические средства, теоретические зависимости и алгоритм выполнения измерений и вычислений.
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 (далее - СИ);
) разработка описания МВИ, оформление результатов разработки МВИ.
При разработке МВИ одним из основных исходных требований является требование к точности измерений.
Разработка основных этапов МВИ
Формирование исходных данных
Измеряемая величина - средневыпрямленное значение напряжения переменного тока на выходе резистивного напряжения.
Характеристики измеряемых величин:
Амплитудное значение напряжения, В, не более - 0,5
Значение напряжения: средневыпрямленное
Форма сигнала: ДТФ (двухполярные импульсы треугольной формы) со скважностью Q=2
Частота сигнала, кГц, не более - 50
Нормы точности измерений:
Относительная погрешность результата измерения напряжения, %, не более - ±4,0
Условия измерений:
Диапазон температуры окружающего воздуха, К, - 288-298
Относительная влажность воздуха, % - 50 - 80
Характеристики объекта измерений:
Сопротивление R резисторов делителя, МОм - 0,5
Выбор методов и средств измерений
Поставленная измерительная задача может быть решена при использовании вольтметра переменного тока.
Как известно, эти вольтметры строятся с применением различного вида детекторов, причем их шкалы градируются по -разному.
Далее рассмотрим три характерных типа вольтметра:
. Вольтметр с амплитудным детектором, шкала которого проградуирована в амплитудных значениях сигнала любой формы.
. Вольтметр с детектором среднеквадратического значения, показания, которого всегда соответствуют среднеквадратическому значению напряжения любой формы.
. Вольтметр с амплитудным детектором, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы.
. Вольтметр с детектором средневыпрямленного значения, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы.
|
|
|
Рис. 1 Схема измерительной установки
Построим временной график исследуемого сигнала.
Рис. 2 Временной график исследуемого сигнала.
Выведем соотношения для всех четырех вариантов используемых вольтметров. Выходы всех вольтметров закрыты для постоянной составляющей сигнала.
Проанализируем исследуемый сигнал. Постоянная составляющая Uпост=0. Соответственно
1. Проанализируем вольтметр с амплитудным детектором, шкала которого проградуирована в амплитудных значениях сигнала любой формы.
Известно, что показание любого вольтметра 
всегда соответствует тому значению сигнала, каков тип детектора. Вход вольтметра закрыт для постоянной составляющей, т.е. вольтметр реагирует на амплитуду сигнала. Отсюда:
Переход от тождества к равенству с учетом градуировочного коэффициента, в данном случае:
Далее:
; 
Отсюда 
, следовательно имеем
Отсюда средневыпрямленное значение, определенное по показанию:
2. Проанализируем вольтметр с детектором среднеквадратического значения, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях сигнала любой формы.
Известно, что показание любого вольтметра всегда соответствует тому значению сигнала, каков тип детектора. Отсюда:
С учетом градуировочного коэффициента:
3. В случае применения вольтметра с амплитудным детектором, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях сигнала синусоидальной формы справедливо следующее тождество:
Переход от тождества к равенству осуществляется с помощью градуировочного коэффициента.
В данном случае (с учетом особенностей градуировки шкалы).
Так как 
, то средневыпрямленное значение, определенное по показанию:
4. В случае применения вольтметра с детектором средневыпрямленного значения, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях сигнала синусоидальной формы справедливо следующее тождество:
Переход от тождества к равенству осуществляется с помощью градуировочного коэффициента.
|
|
|
В данном случае (с учетом особенностей градуировки шкалы).
Соответственно вычисляем средневыпрямленное значение, определенное по показанию:
Сравнение четырех выражений доказывает, что использование вольтметра с детектором средневыпрямленного значения, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях сигнала синусоидальной формы позволяет существенно упростить обработку полученных данных.
Однако следует учесть, что это расчетное значение, определенное по показанию, пока еще не учитывает характеристики точности и правильности показаний.
Средневыпрямленное значение напряжения с учетом класса точности вольтметра находится в интервале:
,
где 
- средневыпрямленное значение напряжения, определенное по показанию; 
- абсолютная детерминированная поправка к показанию вольтметра; 
- абсолютная погрешность результата измерения напряжения.
При R1=R2=R абсолютная поправка к показанию вольтметра может быть определена по формуле:
Класс точности средства измерения (вольтметра) определяет величину максимально допустимого абсолютного отклонения показания вольтметра от измеряемого значения.
Далее выберем вольтметр, исходя из поставленных требований к характеристикам точности.
При 
можно сделать вывод о возможности применения как типовых стрелочных, так и цифровых вольтметров.
|
|
|
