Измерение мультиметром лабораторная работа



Лабораторная работа МУЛЬТИМЕТР

Лабораторная работа «ЦИФРОВОЙ МУЛЬТИМЕТР»

1. Произвести прямое измерение R.

2. По известным метрологическим характеристикам мультиметра (Приложение 1) рассчитать предельные значения абсолютной погрешности прямого измерения R.

3. Произвести косвенное измерение R путем измерения падения напряжения на резисторе и тока через резистор (рис.1).

Величина R определяется по закону Ома следующим образом:

4. С использованием известных характеристик использованных средств измерения рассчитать предельные значения абсолютной погрешности косвенного измерения R по п. 3.

5. Сравнить полученные результаты измерений.

1. В мультиметре предусмотрена возможность прямого измерения R. Нужно только оптимально выбрать диапазон измерения.

2. Вычисление предельных значений абсолютной погрешности прямого измерения – здесь и далее «предельных значений» написано во множественном числе, потому что их два: они одинаковы по модулю, но разные по знаку – производится прямо по известным метрологическим характеристикам мультиметра (Приложение 1).

3. При изменении напряжений и токов мультиметром надо соблюдать осторожность, чтобы не испортить прибор:

СНАЧАЛА установите переключатель мультиметра в нужное

положение и только ПОТОМ подключайте его.

Если Вы сделаете наоборот, Вы можете сразу испортить прибор. Пусть, например, Вам надо измерить напряжение. Если Вы сначала подключите прибор к источнику напряжения, а потом будете крутить переключатель, то Вы можете при этом пройти через поддиапазоны измерения тока. Через прибор пройдёт большой ток, и он будет испорчен.

Если требуемый поддиапазон измерения заранее не ясен,

установите переключатель на поддиапазон с НАИБОЛЬШИМ пределом измерения, а потом переключайте его на меньшие и остановитесь на оптимальном.

4. Перед тем как вычислять предельные значения абсолютной погрешности косвенного измерения надо решить, из каких составляющих они складываются. В схеме рис. 1 присутствует инструментальная составляющая погрешности косвенного измерения сопротивления, связанная с мультиметром, а именно – с погрешностью измерения им токов и напряжений. Предельные значения погрешности измерения токов и напряжений мультиметром можно найти по его метрологическим характеристикам (Приложение 1).

Кроме инструментальной составляющей погрешности косвенного измерения сопротивления в схеме рис. 1 присутствует ещё и методическая погрешность, связанная с тем, что выходное сопротивление Rи источника напряжения ИН и сопротивление миллиамперметра RmA не равны нулю, а сопротивление вольтметра RV не бесконечно велико.

Для формулы R = U/I (табл. 1) предельные значения инструментальной составляющей удобнее всего найти, суммируя предельные значения относительных погрешностей мультиметра, как вольтметра (δV,п) и как миллиамперметра (δmA,п):

где ΔV,п и ΔmA,п вычисляются по метрологическим характеристикам мультиметра (Приложение 1).

На рис. 2 источник напряжения ИН представлен эквивалентной схемой, со-

Рис. 2. Эквивалентные схемы, соответствующие рис. 1.

держащей последовательное соединение э.д.с. Е и сопротивление Rи, вольтметр – сопротивлением RV, миллиамперметр – сопротивлением RmA.

, (1)

а в схеме рис. 2,б

. (2)

Поделив (1) на (2), получим

(3)

При RmA/R > R, второе слагаемое в скобках в правой части (5) много меньше первого, и значит можно считать, что

а абсолютная методическая погрешность

При известном значении RmA можно исключить методическую погрешность внесением поправки и получить исправленный результат косвенного измерения:

В документации мультиметра М-830 сведений о RmA нет, но значение RmA можно определить экспериментально (рис. 3):

Рис. 3. Схема для определения сопротивления RmA.

Для этой схемы кроме исследуемого мультиметра нужен милливольтметр. Можно использовать такой же мультиметр, попросив его на короткое время у другой бригады и установив на нём самый чувствительный диапазон измерения напряжения постоянного тока.

Источник

Лабы / Лабораторная работа 1

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ Томский политехнический Университет»

Подразделение: НОЦ И.Н. Бутакова ИШЭ

Направление: 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Изучение цифровых мультиметров

Отчет по лабораторной работе №1

Метрология, стандартизация и сертификация 1.1

Выполнили студенты гр. 4Т61

«___» __________2018 г.

«___» __________2018 г.

Цель работы заключается в изучение принципа действия и основных органов управления цифрового мультиметра.

Задачами лабораторной работы являются:

изучение основных функций мультиметра;

изучение методик измерения мультиметром физических величин;

проведение эксперименты по измерению сопротивления, постоянного тока и напряжения, а также обработка их результатов.

Общие сведения о цифровых мультиметрах

Цифровые мультиметры предназначены для выполнения следующих функций:

измерения постоянного и переменного напряжения;

измерения постоянного и переменного тока;

измерения электрической емкости конденсаторов;

выполнения диодного и транзисторного теста;

Схема лицевой панели мультиметра представлена на рисунке 1. Включение питания мультиметра осуществляется с помощью кнопки 1. Выбор функции мультиметра и предела измерений выполняется с помощью поворота переключателя 6. Мультиметр имеет четыре входных гнезда, защищенных от перегрузки, превышающей указанные пределы. Во время работы необходимо установить щуп черного цвета в гнездо «COM», а щуп красного цвета в гнездо, соответствующее данному режиму измерения. Появление значения «1» на дисплее во время измерений указывает на перегрузку, в этом случае следует выбрать больший предел измерения.

Читайте также:  Как настроить сварочный аппарат ресанта саипа 165

Рисунок 1 — Схема лицевой панели цифрового мультиметра Mastech MY64

Электрические схемы измерений

Ниже на рисунке 2 представлены электрические схемы измерений: а) сопротивления; б) постоянного напряжения; в) постоянного тока.

Рисунок 2 — Электрические схемы измерений

Установили регулятор сопротивления переменного резистора Rx Наборного поля в среднее положение.

Установили переключатель режима работы мультиметра в положение 20 кОм.

Соединили проводником гнездо 9 мультиметра с контактом К22.1 переменного резистора Наборного поля.

Подключили с помощью щупа красного цвета гнездо 10 мультиметра к контакту К23.1 переменного резистора Наборного поля. На экране отразилось измеренное значение сопротивление.

Отключили щуп красного цвета мультиметра от контакта К23.1 переменного резистора. Спустя 10 секунд повторно подключили щуп красного цвета мультиметра к контакту К23.1.

Провели 9 повторных измерений, результаты которых занесли в таблицу 1.

Измерение постоянного напряжения

Установили регулятор «Установка U+» регулятора Р2 панели «Блок питания» в среднее положение.

Установили переключатель режима работы мультиметра в положение измерения постоянного напряжения, предел измерения 20 В.

Соединили проводником гнездо 9 мультиметра с общим контактом К7 панели «Блок питания».

Подключили с помощью красного щупа гнездо 10 мультиметра к контакту К8 «0…+15 В» панели «Блок питания». На экране мультиметра отразилось измеренное значение напряжения.

Отключили щуп красного цвета мультиметра от контакта К8 «0…+15 В». Спустя 10 секунд повторно подключили щуп красного цвета мультиметра к контакту К8 «0…+15 В». Провели 9 повторных измерений, результаты которых занесли в таблицу 1.

Измерение постоянного тока

Установили регулятор «Установка U+» регулятора Р2 панели «Блок питания» в среднее положение.

Устанавили переключатель режима работы мультиметра в положение измерения постоянного тока, предел измерения 20 мА.

Соединили проводником гнездо 9 мультиметра с общим контактом К7 панели «Блока питания».

Соединили проводником контакты К5.1 резистора R1 наборного поля с контактом К8 «0…+15 В» панели «Блок питания».

Подключили с помощью щупа красного цвета гнездо 8 мультиметра к контакту К6.1 резистора R1 панели «Наборное поле». На экране мультиметра отразилось измеренное значение тока.

Отключили щуп красного цвета мультиметра от контакта К6.1 резистора R1 панели «Наборное поле». Спустя 10 секунд повторно подключили щуп красного цвета мультиметра к контакту К6.1 резистора R1 наборного поля. Провели 9 повторных измерений, результаты которых занесли в таблицу 1.

Ниже в таблице 1 представлены результаты экспериментов.

Таблица 1 — Результаты экспериментов

, Ом

Порядок статистической обработки экспериментальных данных

Математическое ожидание рассчитываем по формуле:

Рассчитываем дисперсию экспериментальных данных по формуле:

Среднеквадратичное отклонение экспериментальных данных рассчитываем по формуле:

Коэффициент асимметрии рассчитываем по формуле:

Коэффициент эксцесса рассчитываем по формуле:

Коэффициент вариации рассчитываем по формуле:

Вывод: в ходе лабораторной работы нами был изучен принцип действия и основные органы управления цифрового мультиметра. Также мы ознакомились с основными функциями мультиметра, изучили методику замера физических величин и провели ряд опытов, результаты которых приведены выше. После обработки экспериментальных данных можно заметить, что дисперсия и коэффициент вариации имеют очень маленькие значения, подтверждая тем самым точность работы прибора.

К каким гнездам необходимо подключить щупы мультиметра для измерения напряжения, силы тока?

Для измерения напряжения необходимо подключить щуп черного цвета к гнезду 9 (рисунок 1), щуп красного цвета – к гнезду 10 мультиметра. С помощью поворотного переключателя 6 выбрать нужный предел измерения постоянного или переменного напряжения и подключить щупы к контактам источника напряжения. При измерении постоянного напряжения на дисплее отразится полярность сигнала.

Для измерения силы тока нужно подключить щуп черного цвета к гнезду 9 (рисунок 1), щуп красного цвета – к гнезду 7 (для измерения силы тока в диапазоне 200 мА – 10 А) или к гнезду 8 (для измерения силы тока до 200 мА). С помощью поворотного переключателя 6 выбрать нужный предел измерения и с помощью щупов подключить мультиметр последовательно к исследуемой нагрузке. При измерении постоянного напряжения на дисплее отразится полярность сигнала.

Читайте также:  Zd 140a 5x лупа лампа на струбцине светодиодная

Какова погрешность измерения мультиметром температуры t=20 °C?

Погрешность измерения мультиметром температуры t=20 °C составляет ±1 % ± 3 D.

На какую отметку необходимо установить переключатель режима работы для измерения величины силы тока18 мА, 2 А?

При измерении тока 18 мА необходимо щуп черного цвета вставить в гнездо 9, красного в 8. Установить переключатель в положение, соответствующее характеру тока на предел до 20 мА. При измерении тока 2 А нужно щуп красно цвета из гнезда 8 подключить к 7. Установить переключатель в зависимости от характера тока на предел 10 А.

Какими слагаемыми определяется допускаемая основная погрешность измерения мультиметра?

Дисперсия и коэффициент вариации.

Что характеризуют определяемые в работе статистические оценки экспериментальных данных?

Математическое ожидание — среднее вероятностное значение случайной величины.

Дисперсия случайной величины — мера разброса данной случайной величины, то есть её отклонения от математического ожидания.

Среднеквадратическое отклонение — рассеивания значений случайной величины относительно её математического ожидания.

Коэффициент асимметрии-величина, характеризующая асимметрию распределения данной случайной величины.

Коэффициент эксцесса — мера остроты пика распределения случайной величины.

Коэффициент вариации случайной величины — мера относительного разброса случайной величины; показывает, какую долю среднего значения этой величины составляет её средний разброс.

Источник

3 Лабораторная работа. Измерение физических величин на постоянном токе (ознакомление с измерительным прибором – мультиметром)

3.1 Цель работы: изучить и освоить принципы, способы, методы и средства измерения электрического напряжения, тока, мощности и сопротивления на постоянном токе, освоить метрологические методы обработки и представления результатов измерения. В качестве средства измерения использовать мультиметр.

3.2 Назначение: Мультиметр цифровой GDM-393A является многофункциональным.

Рисунок 3.1 – Измерительный прибор мультиметр

Измерение постоянного и переменного напряжения и тока;

1. Измерение ср.кв. значения синусоидального сигнала (RMS);

2. Измерение сопротивления, индуктивности, емкости, частоты, температуры;

3. Испытание p-n переходов;

4. Звуковая прозвонка цепей;

5. Тестирование логических элементов;

6. Цифровая шкала;

7. Автоудержание показаний;

8. Регистрация min/max значений;

9. Вычисление среднего значения;

10. ∆-измерения, задание опорного уровня для ∆-измерений;

11. Таймер длительности измерения;

12. Автоматическая установка нуля;

13. Автоматический выбор предела измерения;

14. Ручной выбор предела измерения;

15. Индикация полярности, индикация превышения предела измерения, индикация опасного напряжения;

16. Звуковое предупреждение (для защиты токового измерительного входа);

17. Индикация разряда источника питания;

18. Автоматическое выключение питания;

19. Защита измерительного входа;

20. Ударопрочное исполнение, защитный чехол с подставкой.

На рисунке 3.2 показаны органы управления и индикации передней панели:

2 – Переключатель режимов измерения.

3 – Измерительные гнезда (U, I, R, f).

4 – Гнездо для измерения индуктивности и емкости (L, C).

6 – Гнездо для подключения датчика температуры.

7 – Набор функциональных клавиш.

Переключатель режимов GDM-393А – используется для задания режима и предела измерения.

1 – Индикатор автоматического выбора предела измерения.

2 – Индикатор режима записи в память.

3 – Индикатор режима измерения максимального значения.

4 – Индикатор режима измерения минимального значения.

5 – Индикатор режима усреднения результатов измерения.

6 – Индикатор режима автоматического удержания показания.

7 – Индикатор режима проверки p-n переходов.

8 – Индикатор режима относительных измерений (∆-измерений).

9 – Индикатор режима измерения переменной составляющей.

10 – Индикаторы режимов индикации встроенного таймера (часы:минуты/минуты:секунды).

11 – Индикаторы единиц измерения.

12 – Цифровая шкала.

13 – Индикатор разряда батареи.

14 – Индикатор режима звуковой прозвонки цепей.

15 – Индикатор полярности.

16 – Индикаторы режима логического тестирования.

17 – Индикатор опасного напряжения на измерительном входе.

Таблица1 — Назначение органов управления и индикации

Название органа управления/индикации

Продолжение таблицы 1

Автоматическое удержание результата измерения

Задание уровня относительных измерений

Генри (единица измерения индуктивности)

Тестирование логической схемы

Проверка p-n перехода

Звуковая прозвонка цепи

DUTY (duty factor)

Коэффициент заполнения периода следования импульсов (величина обратная скважности)

Коэффициент передачи тока транзистора (h21)

Датчик температуры К-типа

Режим автоматического выбора предела

Режим записи результатов измерения в память

Режим измерения максимальных/минимальных значений

Режим усреднения результатов измерения

Режим автоматического удержания показаний

Продолжение таблицы 1

AC (alternating current)

DC (direct current)

Таблица 2 – Назначение органов управления и индикации

Градус по Фаренгейту

Градус по Цельсию

Центральный процессор PU-2000;

Печатная плата ЕВ-101;

3.4 Порядок выполнения работы:

3.4.1 Вставьте печатную плату ЕВ-101 в центральный процессор PU-2000.

3.4.2 Установите источник питания PS-1, PS-2 в нулевое значение, то есть поверните ручку регулятора в крайнее положение в направлении против часовой стрелки. Источник питания PS-1, PS-2 будет использоваться для обеспечения напряжения в этой лабораторной работе.

Читайте также:  Какие хорошие сверла по плитке

3.4.3 Присоедините источник питания PS-1 к лампочке L1, как показано на рисунке 3.1а.

Рисунок – 3.1 а Рисунок – 3.1 б

3.4.4 Поверните регулятор напряжения источника питания PS-1 по часовой стрелке до крайнего положения. Наблюдайте за яркостью свечения лампочки.

3.4.5 Измерение напряжения

3.4.5.1 Мультиметр переключите в режим вольтметра и в положение постоянного тока (DC). Подключите вольтметр параллельно к лампочке L1, как показано на рисунке 3.1б. Измерьте и запишите напряжение на лампе.

Таблица 3 – Измеренные значения напряжений на лампочке

Ручка регулятора напряжения (PS-1)

Крайнее положение по часовой стрелке

Крайнее положение против часовой стрелки

Яркость свечения лампочки

3.4.5.2 Отсоедините мультиметр от цепи.

3.4.6 Измерение тока

3.4.6.1 Мультиметр переключите в режим амперметра, в положение постоянного тока (DC) и диапазон измерения до 200мА. Подключите амперметр последовательно по цепи на разрыв к лампочке L1, как показано на рисунке 2. Измерьте и запишите ток, текущий через лампу.

Рисунок 2 – Последовательное подключение амперметра к лампочке

Таблица 4 — Измеренные значения токов на лампочке

Ручка регулятора напряжения (PS-1)

Крайнее положение по часовой стрелке

Крайнее положение против часовой стрелки

Яркость свечения лампочки

3.4.6.2 Отсоедините мультиметр от цепи.

3.4.7 Измерение сопротивления

3.4.7.1 Мультиметр переключите в режим омметра, и диапазон измерения до 200Ом. Подключите омметр параллельно к лампочке L1, как показано на рисунке 3. Измерьте и запишите значения сопротивления.

Рисунок 3 – Измерение сопротивления

3.4.8 Измерение мощности, выделяемой на сопротивлении.

Мощность, выделяемая на сопротивлении, представляет собой произведение величин тока и напряжения. Мощность обычно измеряется в ваттах (Вт). Существуют три основных уравнения для определения мощности:

С помощью алгебраических преобразований мы можем комбинировать уравнения закона Ома, образуя уравнения, которые связывают мощность с величиной сопротивления.

Яркость свечения лампочки определяется, главным образом, мощностью, которая преобразуется в лампочке, в световую мощность из электрической. В данном эксперименте Вы будете показывать, что мощность определяется умножением величин тока на напряжение. Вы будете использовать две лампочки с различным сопротивлением и сравнивать их яркость. Когда выделяемая на них мощность одинакова, они будут иметь одинаковую яркость.

3.4.9 Переведите оба источника питания в положение, соответствующее напряжению равному 0 вольт. Соберите цепь, показанную на рисунке 4.

Рисунок 4 – Измерения напряжения и тока

3.4.9.1 Увеличивайте напряжение источника питания PS-1 до тех пор, пока лампочка L1 не начнет светиться. Измерьте напряжение на лампочке L1, а затем ток, протекающий через лампочку L1. Запишите эти значения в таблицу.

Таблица 5 – Измеренные значения напряжений и токов

3.4.9.2 Теперь увеличьте напряжение источника питания PS-2 только до тех пор, пока лампочка не начнет накаливаться до той же самой яркости, что и яркость лампочки L1. Измерьте напряжение на лампочке L2 и значения тока, проходящего через нее. Значения запишите в таблицу.

Таблица 6 — Измеренные значения напряжений и токов

3.4.9.3 Увеличивайте напряжение на лампочке L1 шаговым методом, как показано в таблице , регулируя (подстраивая) напряжение на лампочке L2 для того, чтобы обеспечить такую же яркость, что и яркость лампочки L1. Для каждого шага запишите значение тока через лампочки L1 и 2 и напряжение на них. Запишите все измеренные величины в таблицу.

Таблица 7 — Измеренные значения напряжений и токов для каждого шага

3.4.9.4 Возвратите оба источника питания в положение, соответствующее напряжению 0 вольт и разомкните цепь.

3.4.9.5 Используя формулы, рассчитайте мощность для каждого значения напряжения, для обеих лампочек.

3.5 Контрольные вопросы:

3.5.1 Классы точности средств измерения. Определение, назначение способы выражения.

3.5.2 Определите понятия основной и дополнительной погрешности средств измерений. Как эти погрешности связаны со значениями влияющих величин?

3.5.3 Как задается класс точности омметра? Почему? Как найти абсолютную погрешность измеряемого сопротивления?

3.5.4 Какие измерения называются косвенными? Как определяется абсолютная и относительная погрешности косвенных измерений?

3.5.5 Принцип работы омметра с магнитоэлектрическим измерительным прибором. Последовательная и параллельная схема. Уравнение шкалы.

3.5.6 Что такое приведенная погрешность, как она находится? Какое значение она имеет для средств измерения?

3.5.7 Расскажите о преимуществах и недостатках прибора магнитоэлектрической системы. Приведите уравнение шкалы.

3.5.8 Класс точности прибора определен цифровой в кружочке. Что он характеризует и какой погрешностью определяется?

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector