МСиС-2019(ч1)
.pdfУЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
КВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»
НА СТЕНДАХ ЭИОМ
ЧАСТЬ 1
ОМСК 2019
0
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
КВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»
НА СТЕНДАХ ЭИОМ
Часть 1
Утверждено методическим советом университета
Омск 2019
1
УДК 621.317(075.8) ББК 31.22я73
У91
Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» на стен-
дах ЭИОМ. Часть 1 / А. А. Кузнецов, А. А. Комяков, А. Л. Каштанов, А. Ю. Кузьменко; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2019. 39 с.
Целью издания учебно-методического пособия является оказание помощи студентам при изучении научно-технических, методических и организационных основ метрологии, стандартизации и сертификации. Приведены лабораторные работы, соответствующие изучаемому материалу.
Представлены элементы теории, описание лабораторного стенда, порядок выполнения лабораторных работ и контрольные вопросы для освоения дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация».
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, обучающихся по специальностям «Системы обеспечения движения поездов» (специализации «Электроснабжение железных дорог» и «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»), «Подвижной состав железных дорог» (специализация «Электрический транспорт железных дорог»), направлениям подготовки бакалавриата «Электроэнергетика и электротехника», «Стандартизация и метрология», «Приборы и методы контроля качества и диагностики», «Таможенное дело».
Библиогр.: 8 назв. Табл. 14. Рис. 14. Прил. 1.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Горюнов; доктор техн. наук, профессор А. А. Рауба.
© Омский гос. университет путей сообщения, 2019
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение …………………..…………………………………..………............ |
5 |
Лабораторная работа 1. Электрические измерения цифровыми |
|
мультиметрами………………………………………………………….......... |
6 |
Лабораторная работа 2. Обработка результатов однократных наблюде- |
|
ний……………………………………………………………………………... |
16 |
Лабораторная работа 3. Поверка амперметра и вольтметра методом сли- |
|
чения с помощью цифрового мультиметра …………………………...….... |
22 |
Лабораторная работа 4. Измерение сопротивлений методом двух прибо- |
|
ров……………………………………...……………………………………… |
26 |
Лабораторная работа 5. Испытание свойств магнитных материалов…….. |
31 |
Заключение …………………………..………………………………………. |
36 |
Библиографический список …………………………………………………. |
37 |
Приложение. Протокол поверки.…………...………………………….......... |
38 |
3
4
ВВЕДЕНИЕ
Выполнение лабораторных работ – важная часть учебного процесса, преследующая цель более глубокого усвоения теоретических положений изучаемой дисциплины и приобретения навыков исследовательской работы.
Выполнение лабораторных работ с применением лабораторных стендов «Электрические измерения и основы метрологии. Вариант настольный с компьютерным управлением» (ЭИМ НК) позволяет более углубленно осваивать изучаемый материал и расширяет представления об основных принципах работы сложных устройств. На лабораторных стендах представлены модули реальных устройств, выполненных на современной элементной базе.
Раздел «Методы и средства измерений» изучается студентами во втором семестре изучения дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация», а также в курсах «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», «Автоматизация измерений, испытаний и контроля».
Для успешного проведения лабораторных занятий каждая лабораторная работа выполняется бригадой в составе двух – трех человек. Бригада обязана проделать все лабораторные работы, предусмотренные учебным планом.
До начала выполнения очередной лабораторной работы студент должен ознакомиться с соответствующими указаниями и рекомендованной литературой. Перед выполнением работы необходимо иметь заранее заготовленную форму протокола измерений.
Прежде чем приступить к выполнению работы, студент должен твердо знать теоретический материал темы, к которой относится данная работа, ясно представлять поставленную в работе задачу, способы ее разрешения и ожидаемые результаты.
Вся экспериментальная часть работы выполняется под наблюдением преподавателя в полном объеме и в той последовательности, которая предусмотрена данными методическими рекомендациями.
Закрепление теоретического материала и защита полученных экспериментальных данных осуществляются ответами на контрольные вопросы, приведенные в конце каждого раздела настоящего пособия.
5
Лабораторная работа 1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ЦИФРОВЫМИ МУЛЬТИМЕТРАМИ
Цель работы: изучение основных характеристик цифровых мультиметров, получение практических навыков измерения напряжения, тока, сопротивления проводников и частоты переменного тока.
1.1. Основные теоретические сведения
Цифровые мультиметры предназначены для измерения постоянного и переменного напряжения, постоянного и переменного тока, сопротивления, частоты, емкости, частоты и проверки полупроводников.
В ходе выполнения лабораторной работы ставится задача измерения основных электрических величин с использованием цифровых мультиметров
Mastech MY-64 (рис. 1.1) и Sanwa PC500 (рис. 1.2).
1 – дисплей; 2 – разъем для подключения транзисторов; 3 – переключатель режима измерения; 4 – разъем для подключения термопары; 5 – гнездо VΩHz для подключения измерительного щупа при измерении напряжения, частоты или сопротивления; 6 – гнездо COM для подключения измерительного щупа или при измерении напряжения, силы тока, частоты или сопротивления; 7 – гнездо mA для подключения измерительного щупа при измерении силы тока до 200 мА; 8 – гнездо 10 А для подключения измерительного щупа при измерении силы тока до 10 А; 9 – разъем для подключения конденсаторов при измерении их емкости; 10 – кнопка включения/отключения питания; 11 – индикатор низкого заряда батареи; 12 – индикатор режима измерения высокого напряжения
Рис. 1.1. Мультиметр Mastech MY64 (внешний вид)
6
Основные технические характеристики цифровых мультиметров
Mastech MY64 и Sanwa PC500 приведены в табл. 1.1 – 1.3.
|
|
|
1 – поворотный переключатель выбора |
||||
|
|
|
режима работы; 2 – кнопка ручного вы- |
||||
|
|
|
бора диапазона (служит также для авто- |
||||
|
|
|
компенсации сопротивления щупов); 3 – |
||||
4 |
|
|
кнопка выбора режима измерения (посто- |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
янный, |
переменный ток); 4 |
– ЖК- |
||
3 |
5 |
дисплей; 5 – кнопка фиксации показания |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на дисплее; 6 – кнопка включения режи- |
||||
2 |
6 |
ма измерения частоты (измерение часто- |
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
ты возможно при любом режиме измере- |
||||
|
|
|
ния); 7 – входное гнездо V, mV, |
Hz, Ω, , |
|||
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
; 8 – входное гнездо COM (общее для |
||||
|
|
|
любого режима измерения); 9 – гнездо |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
mA, |
μA |
(для |
измерения силы |
тока до |
10 |
7 |
500 |
мА); |
10 |
– гнездо А (для измерения |
||
|
|
силы тока до 10 А) |
|
||||
|
|
|
|
||||
9 |
8 |
|
|
|
|
|
Рис. 1.2. Мультиметр Sanwa PC500 (внешний вид)
Таблица 1.1
Основные технические характеристики цифрового мультиметра
Mastech MY64
Предел измерения |
Разрешение (ед. счета) |
Точность |
1 |
2 |
3 |
При измерении постоянного напряжения |
||
200 мВ |
0,1 мВ |
0,5 % 1 ед. счета |
2 В |
1 мВ |
0,5 % 1 ед. счета |
20 В |
10 мВ |
0,5 % 1 ед. счета |
200 В |
0,1 В |
0,5 % 1 ед. счета |
1000 В |
1 В |
0,8 % 1 ед. счета |
При измерении переменного напряжения |
||
200 мВ |
0,1 мВ |
1,2 % 3 ед. счета |
2 В |
1 мВ |
0,8 % 3 ед. счета |
20 В |
10 мВ |
0,8 % 3 ед. счета |
200 В |
0,1 В |
0,8 % 3 ед. счета |
700 В |
1 В |
1,2 % 3 ед. счета |
|
7 |
|
|
|
|
|
Окончание табл. 1.1 |
1 |
|
2 |
|
3 |
|
При измерении постоянного тока |
|||
2 мА |
|
1 мкА |
|
0,8 % 1 ед. счета |
20 мА |
|
10 мкА |
|
0,8 % 1 ед. счета |
200 мА |
|
0,1 мА |
|
1,5 % 1 ед. счета |
10 А |
|
10 мА |
|
2,0 % 5 ед. счета |
|
При измерении переменного тока |
|||
2 мА |
|
1 мкА |
|
1,0 % 3 ед. счета |
20 мА |
|
10 мкА |
|
1,0 % 3 ед. счета |
200 мА |
|
0,1 мА |
|
1,8 % 3 ед. счета |
10 А |
|
10 мА |
|
3,0 % 7 ед. счета |
|
При измерении сопротивления |
|
||
200 Ом |
|
0,1 Ом |
|
0,8 % 3 ед. счета |
2 кОм |
|
1 Ом |
|
0,8 % 1 ед. счета |
20 кОм |
|
10 Ом |
|
0,8 % 1 ед. счета |
200 кОм |
|
100 Ом |
|
0,8 % 1 ед. счета |
2 МОм |
|
1 кОм |
|
0,8 % 1 ед. счета |
20 МОм |
|
10 кОм |
|
1,0 % 2 ед. счета |
200 МОм |
|
100 кОм |
|
5,0 % 10 ед. счета |
Таблица 1.2
Основные технические характеристики цифрового мультиметра Sanwa PC500
Диапазон измерения |
Погрешность |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
При измерении постоянного напряжения |
||
|
|
|
50 мВ |
|
0,12 %+2D |
500 мВ |
|
0,06 %+2D |
5 – 1000 |
В |
0,08 %+2D |
|
|
|
При измерении переменного напряжения и частоте 50…60 Гц
50 мВ – 1000 В |
0,5 %+3D |
|
|
При измерении переменного напряжения и частоте 40…500 Гц
50 – 500 мВ |
0,8 %+3D |
5 – 500 В |
1,0 %+4D |
1000 В |
1,2 %+4D |
|
|
При измерении постоянного тока |
|
|
|
500 мкА – 10 А |
0,2 %+4D |
|
|
|
8 |
|
Окончание табл. 1.2 |
1 |
2 |
|
|
При измерении переменного тока и частоте 50…60 Гц |
|
|
|
500 мкА – 50 мА |
0,6 %+3D |
500 мА |
1,0 %+3D |
5 – 10 А |
0,6 %+3D |
|
|
При измерении переменного тока и частоте 40…1000 Гц |
|
|
|
500 мкА – 50 мА |
0,8 %+4D |
500 мА – 10 А |
1,0 %+4D |
|
|
При измерении сопротивления |
|
|
|
50 Ом |
0,4 %+6D |
500 Ом |
0,2 %+3D |
5 – 500 кОм |
0,2 %+2D |
5 МОм |
1,0 %+3D |
50 МОм |
1,5 %+5D |
|
|
Таблица 1.3
Основные технические характеристики цифрового мультиметра Sanwa PC500 при измерении частоты и емкости
Режим |
Погрешность |
Диапазон измерения |
|
|
|
|
|
|
При измерении частоты |
|
|
|
|
|
|
мВ |
|
10 Гц … 125 кГц |
|
5 В |
|
10 Гц … 125 кГц |
|
|
|
|
|
50 В |
0,01% + 2D |
10 Гц … 20 кГц |
|
500 В |
10 Гц … 1 кГц |
||
|
|||
1000 В |
|
10 Гц … 1 кГц |
|
μА, mА, A |
|
10 Гц … 125 кГц |
|
|
|
|
|
|
При измерении емкости |
|
|
|
|
|
|
50 нФ |
– |
0,8 %+3D |
|
500 нФ |
– |
0,8 %+3D |
|
5000 нФ |
– |
1,0 %+3D |
|
50 мкФ |
– |
2,0 %+3D |
|
500 мкФ |
– |
3,5 %+5D |
|
9999 мкФ |
– |
5,0 %+5D |
|
|
|
|
|
|
9 |
|