Прилади та обладнання

Вульпе О.А., Петрова В.М.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторного практикуму з дисципліни:

«Метрологія, стандартизація, сертифікація та акредитація»

для студентів напряму: 6.050903 - Телекомунікації

Київ - 2012

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут

Інститут телекомунікаційних систем

Вульпе О.А., Петрова В.М.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторного практикуму з дисципліни:

«Метрологія, стандартизація, сертифікація та акредитація»

для студентів напряму: 6.050903 - Телекомунікації

Рекомендовано Вченою радою інституту телекомунікаційних систем НТУУ «КПІ»

Київ

НТУУ «КПІ»

Методичні вказівки до лабораторного практикуму з дисципліни «Метрологія, стандартизація, сертифікація та акредитація» для студентів напряму 6.050903 - Телекомунікації / Укл. О.А. Вульпе, В.М. Петрова - К.: НТУУ «КПІ», 2012. - 44с.)

Наводяться методичні рекомендації, якими необхідно керуватися під час підготовки, проведення вимірювань електрорадіотехнічних величин та обробки отриманих результатів. Описана методика проведення натурних вимірювальних експериментів за допомогою як аналогових так і цифрових приладів, а також із застосуванням вимірювальних генераторів та осцилографів.

Рекомендовано Вченою радою інституту телекомунікаційних систем НТУУ «КПІ» (Протокол № 11від 24 грудня 2012 р.)

Навчально-методичне видання

Методичні вказівки

до лабораторного практикуму з дисципліни:

«Метрологія, стандартизація, сертифікація та акредитація»

Укладачі: Вульпе Олександр Аполлонович, канд. техн. наук, доц.

Петрова Валентина Миколаївна, ст. викладач.

Відповідальний редактор: Коломицев Максим Олександрович,. канд. техн. наук, доц.

Рецензенти: Сундучков Костянтин Станіславович, д-р. техн. наук, проф.

Максимов Володимир Васильович, канд. техн. наук, доц.

© О.А.Вульпе, В.М.Петрова,

© НТУУ «КПІ» 2012

ВСТУП

З методичної точки зору якість проведення лабораторних занять визначається технічною оснащеністю лабораторії, наявністю навчально–методичної літератури, формами та методами контролю знань і навчання студентів.

Досвід проведення лабораторних робіт з дисципліни «Метрологія, стандартизація, сертифікація та акредитація» показує, що найкращий результат навчання може бути досягнутий при виконанні лабораторних робіт бригадами, кількість в яких не перевищує 2-3 чоловіки, з обов`язковим контролем ступеня підготовленості студентів до кожної лабораторної роботи і наступним індивідуальним захистом її.

Основна мета даних методичних вказівок - прищепити студентам навички проведення експериментальних досліджень та використання вимірювальної апаратури.

На першому занятті в лабораторії формулюється ціль та задачі лабораторного практикуму, надаються загальні вказівки з організації проведення лабораторних занять. При цьому, особлива увага приділяється вимогам техніки безпеки під час роботи з вимірювальною схемою, приладами і установками. Крім того, надаються загальні методичні вказівки до виконання лабораторних робіт і вимоги щодо оформлення звіту. Студенти отримують необхідні методичні матеріали і ставлять свій підпис в контрольному листі, який свідчить про те, що вони ознайомлені з правилами техніки безпеки і зобов`язуються їх виконувати. Всі наступні заняття мають проводитись згідно порядку виконання лабораторних робот, з яким повинен ознайомитися кожний студент.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

1. Студент повинен підготуватися до чергового лабораторного заняття: вивчити зміст лабораторної роботи, порядок її виконання та відповідний теоретичний матеріал, ознайомитись з методикою підготовки приладів до роботи і проведення вимірювань за їх допомогою, заздалегідь оформити звіт. Для вивчення вимірювальних приладів, які мають бути використані в роботі, можна рекомендувати методичні вказівки: «Вимірювальні прилади. Підготовка до роботи та проведення вимірювань»[Л4].

2. Перед початком виконання кожної лабораторної роботи контролюється рівень теоретичної підготовки студента і перевіряється наявність у нього попередньо оформленого звіту.

3. При недостатньому рівні підготовки студент може бути недопущений до виконання лабораторної роботи.

4. Студент, який пропустив заняття або був недопущений до нього, повинен виконати лабораторну роботу на додаткових заняттях, графік яких попередньо узгоджується з керівництвом кафедри.

5. Після виконання вимірювального експерименту і необхідних розрахунків згідно програми роботи, не розбираючи схему, студент повинен показати результати вимірювань викладачу. Викладач підписує отримані результати в разі їх вірогідності. В протилежному випадку вимірювання необхідно повторити і виправити результати.

6. Кожний студент укладає звіт з лабораторної роботи індивідуально, згідно правил його оформлення, і захищає на наступному занятті.

7. Студент, який не захистив попередню роботу, не може бути допущений до виконання наступної доти, поки вона не буде захищена.

8. Студент, який виконав усі передбачені програмою лабораторні роботи і успішно їх захистив, отримує залік з лабораторного практикуму.

9. Експериментальну частину лабораторної роботи студенти виконують згідно з програмою, викладеною в даних методичних вказівках, дотримуючись правил техніки безпеки. Складання електричних кіл експериментальної установки виконується за електричними принциповими або структурними схемами, які наведені в методичних вказівках до лабораторної роботи. Частину схем студенти повинні скласти самостійно під час оформлення звіту до початку роботи в лабораторії.

10.Складаннясхеми слід починати з послідовного кола (струмового кола), яке містить, наприклад, навантаження і прилад для вимірювання струму, а потім підключати паралельні кола і прилади з великим вхідним опором (вольтметри, частотоміри, осцилографи та ін.).

11.Вмикати складені схеми дозволяється тільки після їх перевірки викладачем або лаборантом (це гарантує безпеку студентів та запобігає пошкодженню приладів). Перед вмиканням приладів їх необхідно підготувати до роботи (перевірити нульове положення стрілок, встановити потрібні границі вимірювання, підключити погоджені навантаження до виходів генераторів сигналів та інше.) згідно правил експлуатації, наведеними в [Л4].

12.Результати вимірювань і розрахунків, які отримані при виконанні лабораторної роботи, слід записувати в заздалегідь підготовлені у звіті таблиці та обов`язково подати їх для перевірки і підпису викладачеві.

ЗМІСТ ЗВІТУ ТА ЙОГО ОФОРМЛЕННЯ

В звіті мають бути відображені:

1. Мета роботи;

2. Короткі теоретичні відомості;

3. Принципові електричні або структурні схеми експериментів;

4. Основні технічні характеристики вимірювальних приладів, які записують в таблицю:

№ п/п	Наймену­вання вимірювального приладу	Тип вимірювального приладу	Система	Клас точності	Границі вимірювання	Завод­ський номер

5. Таблиці експериментальних даних і результатів розрахунків;

6. Основні розрахункові формули і хід обчислювань;

7. Осцилограми, графіки, векторні діаграми;

8. Аналіз отриманих результатів і висновки.

Звіт оформляється на аркушах паперу, обов’язково формату А4. Зразок оформлення титульної сторінки наведений в додатку 5.

Звіт необхідно оформляти охайно. В формулах та електричних схемах слід використовувати умовні позначення, які відповідають стандартам ЕСКД; всі розрахунки повинні виконуватись в одиницях міжнародної системи (СІ).

Схеми, графіки, осцилограми слід вимальовувати за допомогою інструментів на папері з міліметровою сіткою. На графіках та осцилограмах необхідно вказувати масштаб. При цьому потрібно враховувати, що на графіках прийнято по горизонтальній вісі відкладати незалежну величину, тобто величину, яка задається експериментатором, а по вертикальній – величину, що визначається.

Особливу увагу потрібно приділяти викладенню результатів аналізу отриманих даних і формулюванню висновків до роботи.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1. Дослідження основних характеристик приладів випрямляючої системи

Мета:

1. Дослідити загальні властивості приладів випрямляючої системи.

2. Ознайомитися з методами безпосередньої оцінки при вимірюванні сили струму та напруги.

3. Вивчити технічні характеристики приладів, використаних в лабораторній роботі, їх підготовку до проведення вимірів.

Підготовка до роботи:

1. Вивчити теоретичний матеріал за темами: "Вимірювання сили струму та напруги", "Прилади випрямляючої системи" "Похибки вимірювань" [ Л1, с.49-96; Л3, с.5-11; Л5, с.5-16, Л6, с. 128-133].

2. Вивчити технічні характеристики приладів, використаних в лабораторній роботі, порядок підготовки їх до проведення вимірів [Л4 с.4-7].

3. Підготувати звіт до виконання експериментальних досліджень в лабораторії.

Прилади та обладнання

1.1. Блок живлення постійного струму "Універсал".

1.2. Генератор сигналів низької частоти Г3-109 (або Г3-123).

1.3. Вольтметр універсальний В7-16 (або В-3-48А).

1.4. Прилад вимірювальний комбінований (мультиметр) 41104 (1 шт.).

1.5. Прилад електровимірювальний багатофункціональний типу Ц4353

(1 шт.).

1.6. Лабораторний макет.

1.7. Навантажувальний опір (2 шт.).

2. Схема з’єднання приладів

Рис. 2.1

Завдання

3.1. Вимірювання на постійному струмі.

а) Розрахувати граничне значення струму та падіння напруги на опорі
R1_ном=50 Ом, якщо потужність, що розсіюється на ньому, не перевищує 4,0 Вт та R2_ном =1.2 кОм, потужність розсіювання якого складає 0,5 Вт.

б) Скласти схему. Встановити R1_ном = 50 Ом на макет та підключити його до блоку живлення постійного струму "Універсал".

в) Встановити обрані границі за струмом та напругою на вимірювальних приладах. Перемикач К1 на макеті встановити у положення 1.

г) Виміряти струм та напругу в колі для 2-ох обраних значень напруги джерела живлення. При чому, табличні фіксовані значення напруг (U_в)треба встановлювати на робочому вольтметрі – приладі випрямляючої системи 41104, Ц 4353, плавно регулюючи напругу на джерелі живлення. Результати вимірювань занести у таблицю 3.1.

Таблиця 3.1.

	Параметр	Номер відліку
Виміри	Uд, В
Uв1, В
Iв1, мА
Розрахунок	Δ(U), В
δ(U), %
δ(U)пр, %
δ(I), %
С(U)
R1,Ом
Δ(R1),Ом
δ(R1), %

Де U_д- дійсне значення напруги, яке виміряне цифровим вольтметром; І_в, U_в- струм та напруга, які виміряні приладом випрямляючої системи 41104 та багатофункціональним приладом типу Ц4353.

д) Розрахувати абсолютну D(U), відносну d(U)та приведену d(U)_пр похибку вимірювань напруги. За даними розрахунків оцінити клас точності вольтметра (41104). Розрахувати відносну похибку вимірювань струму d(І)[1].

е) Розрахувати поправку C(U), опір R₁ та методичну похибку вимірювань Δ(R₁) та δ(R₁), де R₁ – опір перемикача К1 в положенні 1.

є) Перевести перемикач К1 в положення 2.

ж) Виконати п.п. 3.1.г. - 3.1.е.; результати вимірювань занести в табл. 3.2, подібну табл. 3.1.

з) Порівняти результати вимірів та розрахунків за табл. 3.1. і 3.2. Зробити висновки.

3.2. Вимірювання на змінному струмі.

а) Встановити R2 = 1.2 кОм на макет та підключити його до виходу генератора сигналів низької частоти Г3-109 (або Г3-123). Перемикач К1 на макеті встановити в положення 1.

б) Встановити частоту вихідного сигналу за таблицею 3.3. згідно № бригади.

Таблиця 3.3.

№ бригади
f,кГц

в) Виконати дії за п.п. 3.1.г. - 3.1.е. Результати вимірювань та розрахунків записати в таблицю 3.4, подібну таблиці 3.1.

г) За результатами вимірювань та розрахунків зробити висновки.

д) Дослідити вплив частоти на результат виміру струму та напруги. Для цього необхідно виконати наступне:

- встановити одне зі значень напруги (за табл. 3.3) на вході генератора сигналів низької частоти (за цифровим вольтметром);

- виміряти силу струму та напруги в колі для частот, що наведені в таблиці. 3.3. Результати вимірів і розрахунків занести в таблицю 3.5.

Таблиця 3.5.

	f, кГц
Виміри	Uд, В
Uв, В
Iв, мА
Розрахунок	Δ(U), В
δ(U), %
δ(I), %

е) Розрахувати абсолютну та відносну похибку виміру сили струму та напруги. Побудувати графіки залежностей:

dІ = F(f); dU= F(f).

є) За результатами вимірювань та розрахунків зробити висновки.

4. Зміст звіту

4.1. Найменування та мета роботи.

4.2. Схема експериментальної установки.

4.3. Технічні характеристики вимірювальних приладів.

4.4. Таблиці з результатами вимірів та розрахунків, графіки залежностей.

4.5. Висновки за результатами вимірів та розрахунків.

5. Контрольні запитання

5.1. Назвіть основні методи вимірювання струму.

5.2. Назвіть основні методи вимірювання напруги.

5.3. Яким чином треба вибирати засоби вимірювання при проведені непрямих вимірювань?

5.4. В чому полягає принцип дії приладу випрямляючої системи.

5.5. Основні характеристики приладів випрямляючої системи.

5.6. Що означають позначки на панелі та шкалі мультиметру 41104?

5.7. Назвіть особливості вимірювання на змінному струмі порівняно з вимірюванням на постійному.

5.8. Як визначити абсолютну похибку вимірювання, якщо відсутній зразковий прилад?

5.9. Чи може випадкова похибка перевищувати інструментальну, якщо систематична похибка усунена?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2. Експериментальне дослідження основних характеристик електронного осцилографа та використання його для вимірювань параметрів детермінованих сигналів

Мета:

1. Ознайомитися з принципом дії осцилографа та методикою його підготовки до проведення вимірів.

2. Набути навички виконання вимірів параметрів періодичних сигналів осцилографічним методом.

Підготовка до виконання лабораторної роботи:

1. Вивчити теоретичний матеріал за темами: "Електронні осцилографи", «Техніка осцилографування безперервних та імпульсних сигналів» [Л1, с.120-153; Л3, с.38-63; Л6, с.174-197, 217-221].

2. Вивчити главу №4 методичних вказівок [Л4, с.16-27].

3. Підготувати звіт до виконання експериментальних досліджень в лабораторії.

Дата добавления: 2015-10-28