Электротехника. Электроизмерительные приборы4 1 Основные понятия и общие сведения из теории измерений4

• Название: Электроизмерительные приборы4 1 Основные понятия и общие сведения из теории измерений4
• Анкор: Электротехника
• Дата: 19.05.2023
• Размер: 0.54 Mb.
• Имя файла: elektroizmeritelnye-pribory.docx
• Тип: Глава; #1142923
• страница: 1 из 3

СОДЕРЖАНИЕ

Введение3

Глава 1. Электроизмерительные приборы4

1.1 Основные понятия и общие сведения из теории измерений4

1.2 Классификация электроизмерительных приборов4

1.3 Понятие о погрешностях измерений, классах точности и классификации средств измерений6

Глава 2. Мультиметр М832 13

2.1 История создания мультиметра 13

2.2 Назначение, структура и принцип действия мультиметра 13

2.3 Технические данные и характеристики ……14

2.4. Эксплуатационная поверка мультиметра ……16

2.4.1 Схема и работа прибора ……16

2.4.2 Дефекты мультиметров и их устранение ……22

Глава 3. Технологическая часть 30

3.1 Ремонт, сборка, регулировка и техническое обслуживание электроизмерительных приборов ……30

Глава 4. Организационная часть ……33

4.1 Организация рабочего места слесаря КИПиА ……33

4.2. Техника безопасности слесаря КИПиА ……35

4.2.1 Общие требования безопасности ……35

4.2.2 Требования безопасности перед началом работы ……36

4.2.3 Требования безопасности во время работы ……37

4.2.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях ……39

4.2.5 Требования безопасности по окончании работ ……40

Заключение ……41

Список литературы и источники ……42
ВВЕДЕНИЕ

В практической жизни человек имеет дело с измерениями. Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, открывая человеку действующие в природе закономерности. Математика, механика, физика стали именоваться точными науками потому, что благодаря измерениям они получили возможность устанавливать точные количественные соотношения, выражающие объективные законы природы. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений. Высокопроизводительная, экономичная и безопасная работа требует применения современных методов и средств измерения величин.
Цели и задачи

Цель письменной экзаменационной работы заключается в изучении технологии ремонта, сборки и регулировки электроизмерительных приборов на примере мультиметра.

Задачи:

. рассмотреть основные понятия и общие сведения из теории измерений;

- выделить классификацию электроизмерительных приборов;

- рассмотреть понятия о погрешностях измерений, классах точности и классификации средств измерений;

- рассмотреть назначение, структуру, технические данные, характеристики и принцип действия мультиметра, его эксплуатационную поверку компенсационным методом;

- рассмотреть техническое обслуживание и ремонт электроизмерительных приборов, в том числе милливольтметра.
Глава 1. Электроизмерительные приборы

1. 
   Основные понятия и общие сведения из теории измерений
   

Общие сведения из теории измерений:

1. 
   создание общей теории измерений;
   
2. 
   образование единиц физических величин и систем единиц;
   
3. 
   разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);
   
4. 
   создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.
   

Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.

2. 
   Классификация электроизмерительных приборов
   

Электроизмерительные приборы различаются по следующим признакам:

1. 
   по роду измеряемой величины;
   
2. 
   по роду тока;
   
3. 
   по степени точности;
   
4. 
   по принципу действия;
   
5. 
   по способу получения отсчета;
   
6. 
   по характеру применения.
   

Кроме этих признаков, электроизмерительные приборы можно также отличать:

1. 
   по способу монтирования;
   
2. 
   по способу защиты от внешних магнитных или электрических полей;
   
3. 
   по выносливости в отношении перегрузок;
   
4. 
   по пригодности к применению при различных  температурах;
   
5. 
   по габаритным размерам и другим признакам.
   

Для измерения электрических величин применяются различные электроизмерительные приборы, а именно:

тока — амперметр;

напряжения — вольтметр;

электрического сопротивления — омметр, мосты сопротивлений;

мощности — ваттметр;

электрической энергии — счетчик;

частоты переменного тока — частотомер;

коэффициента мощности — фазометр.

По роду тока приборы делятся на приборы постоянного тока, приборы переменного тока и приборы постоянного и переменного тока.

По степени точности приборы делятся на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифры указывают значение допустимой приведенной погрешности в процентах.

По принципу действия приборы подразделяются на:

1. 
   магнитоэлектрические;
   
2. 
   электромагнитные;
   
3. 
   электродинамические (ферромагнитные);
   
4. 
   индукционные;
   
5. 
   и другие.
   

По способу получения отсчета приборы могут быть с непосредственным отсчётом и самозаписывающие

По характеру применения приборы делятся на стационарные, переносные и для подвижных установок.
1.3 Понятие о погрешностях измерений, классах точности и классификации средств измерений
1 Понятие погрешности измерений

Непосредственной задачей измерения является определение значений измеряемой величины. В результате измерения физической величины с истинным значением Х мы получаем оценку этой величины, Х измерения - результат измерений. При этом следует четко различать два понятия: истинные значения физических величин и их эмпирические проявления – действительные значения, которые являются результатами измерений и в конкретной измерительной задаче могут приниматься в качестве истинных значений. Истинное значение величины неизвестно и оно применяют только в теоретических исследованиях. Результаты измерений являются продуктами нашего познания и представляют собой приближенные оценки значений величин, которые находятся в процессе измерений. Степень приближения полученных оценок к истинным (действительным) значениям измеряемых величин зависит от многих факторов: метода измерений, использованных средств измерений и их погрешностей, от свойств органов чувств операторов, проводящих измерения, от условий, в которых проводятся измерения и т.д. Поэтому между истинным значением физической величины и результатом измерений всегда имеется различие, которое выражается погрешностью измерений.

Погрешность результата измерения — отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины:



Так как истинное значение измеряемой величины всегда неизвестно и на практике мы имеем дело с действительными значениями величин Хд, то формула для определения погрешности в связи с этим приобретает вид:

       

2. Модели объекта и погрешности измерений

Задачей измерений является получение значений физической величины, характеризующей соответствующие свойства реального объекта измерений. Однако, вследствие того, что истинное значение измеряемой величины нам неизвестно, возникает вопрос - а что же тогда мы должны измерить? Для ответа на этот вопрос вводится некий идеализированный образ объекта измерений - модель объекта измерений, соответствующие параметры которой можно наилучшим образом представить в качестве истинного значения измеряемой величины. Модель реального объекта измерений обычно представляет собой некоторую его абстракцию и ее определение формируется на основе логических, физических и математических представлений. В качестве примера рассмотрим решение часто рассматриваемой в литературе простейшей измерительной задачи - определение диаметра диска. Реальный объект измерения - диск, представляется его математической моделью - кругом. При этом делается предположение, что диаметр круга идеальным образом отражает  то свойство реального диска, которое мы называет его диаметром. По определению диаметр круга одинаков во всех направлениях, поэтому, чтобы проверить соответствие нашей модели реальному объекту (диску), мы должны провести измерения диска в нескольких направлениях. Из полученных результатов измерений могут следовать два вывода.

Если разброс измеренных значений, то есть разности результатов измерений между собой, не превышают заданную в измерительной задаче погрешность измерений диаметра диска, то в качестве результата измерений можно принять любое из полученных значений.

Если же разность результатов измерений превышает заданную погрешность измерений, то это означает, что для данной измерительной задачи принятая модель не подходит и необходимо ввести новую модель объекта измерений. Такой моделью, например, может быть круг, имеющий диаметр, равный наибольшему измеренному значению (описывающий круг).

Другой пример - измерение площади комнаты. Представив пол комнаты в виде прямоугольника, ее площадь можно найти как произведение длины комнаты на ширину. Но если окажется, что ширина комнаты неодинакова по ее длине, то необходимо принять другую модель — например, представить пол комнаты в виде трапеции и определять площадь уже по другой формуле.

Аналогично модели измерений вводится и понятие модели погрешности измерений. Например, деление погрешностей по их происхождению, свойствам, способам выражения и т.д. Так, для выражения случайных погрешностей чаще всего используются вероятностные модели. При этом случайная погрешность характеризуется не одним значением, а тем диапазоном значений, в котором она может находиться с определенной вероятностью. Для выбранной модели погрешностей устанавливаются законы ее распределения и те параметры этих распределений, которые являются показателями погрешности, а также статистические методы оценки этих параметров по результатам измерений. Подробнее модели погрешности измерений будут рассмотрены ниже.

3 Источники погрешности измерений

Погрешность результата измерения имеет много составляющих, каждая из которых обусловлена различными факторами и источниками. Типичный подход к анализу и оцениванию погрешностей состоит в выделении этих составляющих, их изучении по отдельности и суммировании по принятым правилам. Определив количественные параметры всех составляющих погрешности и зная способы их суммирования, можно правильно оценить погрешность результата измерений и при возможности скорректировать его с помощью введения поправок.

Ниже приводятся некоторые источники появления погрешностей измерений:

1. 
   неполное соответствие объекта измерений принятой его модели;
   
2. 
   неполное знание измеряемой величины;
   
3. 
   неполное знание влияния условий окружающей среды на измерение;
   
4. 
   несовершенное измерение параметров окружающей среды;
   
5. 
   конечная разрешающая способность прибора или порог его чувствительности;
   
6. 
   неточность передачи значения единицы величины от эталонов к рабочим средствам измерений;
   
7. 
   неточные знания констант и других параметров, используемых в алгоритме обработки результатов измерения;
   
8. 
   аппроксимации и предположения, реализуемые в методе измерений;
   
9. 
   субъективная погрешность оператора при проведении измерений;
   
10. 
    изменения в повторных наблюдениях измеряемой величины при очевидно одинаковых условиях и другие.
    

Группируя перечисленные выше и другие причины появления погрешностей измерений, их можно разделить на погрешностиметода измерений, средств измерений (инструмента) и оператора, проводящего измерения. Несовершенство каждого этого компонента измерения вносит вклад в погрешность измерения. Поэтому в общем виде погрешность можно выразить следующей формулой:



гдеDМ – методическая погрешность (погрешность метода);

DИ - инструментальная погрешность (погрешность средств измерений);

DЛ - личная (субъективная) погрешность.

Основные причины возникновения инструментальной погрешности приведены в разделе о средствах измерений.

Методическая погрешность возникает из-за недостатков используемого метода измерений. Чаще всего это является следствием различных допущений при использовании эмпирических зависимостей между измеряемыми величинами или конструктивных упрощений в приборах, используемых в данном методе измерений.

Субъективная погрешность связана с такими индивидуальными особенностями операторов, как внимательность, сосредоточенность, быстрота реакции, степень профессиональной подготовленности. Такие погрешности чаще встречаются при большой доле ручного труда при проведении измерений и почти отсутствуют при использовании автоматизированных средств измерений.

4 Классификация погрешностей измерений

Представленная выше классификация погрешностей измерений связана с причинами их возникновения. Кроме этого существуют и другие признаки, по которым классифицируются погрешности.

По характеру проявления (свойствам погрешностей) они разделяются на систематические и случайные, по способам выражения - на абсолютные и относительные.

Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины, а относительная погрешность представляет собой отношение абсолютной погрешности к измеренному (действительному) значению величины и ее численное значение выражается либо в процентах, либо в долях единицы.

Опыт проведения измерений показывает, что при многократных измерениях одной и той же неизменной физической величины при постоянных условиях погрешность измерений можно представить в виде двух слагаемых, которые по-разному проявляются от измерения к измерению. Существуют факторы, постоянно или закономерно изменяющиеся в процессе проведения измерений и влияющие на результат измерений и его погрешность. Погрешности, вызываемые такими факторами, называются систематическими.

Систематическая погрешность – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. В зависимости от характера изменения систематические погрешности подразделяются напостоянные, прогрессирующие, периодические, изменяющиеся по сложному закону.

Близость к нулю систематической погрешности отражает правильность измерений.

Систематические погрешности обычно оцениваются либо путем теоретического анализа условий измерения, основываясь на известных свойствах средств измерений, либо использованием более точных средствизмерений. Как правило, систематические погрешности стараются исключить с помощью поправок. Поправка представляет собой значение величины, вводимое в неисправленный результата измерения с целью исключения систематической погрешности. Знак поправки противоположен знаку величины. На возникновение погрешностей влияют также и факторы, нерегулярно появляющиеся и неожиданно исчезающие. Причем интенсивность их тоже не остается постоянной. Результаты измерения в таких условиях имеют различия, которые индивидуально непредсказуемы, а присущие им закономерности проявляются лишь при значительном числе измерений. Погрешности, появляющиеся в результате действия таких факторов, называются случайными погрешностями.

Случайная погрешность – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же величины, проведенных с одинаковой тщательностью.

Незначительность случайных погрешностей говорит о хорошейсходимостиизмерений, то есть о близости друг к другу результатов измерений, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Обнаруживаются случайные погрешности путем повторных измерений одной и той же величины в одних и тех же условиях. Они не могут быть исключены опытным путем, но могут быть оценены при обработке результатов наблюдений. Деление погрешностей измерений на случайные и систематические очень важно, т.к. учет и оценка этих составляющих погрешности требует разных подходов.

Факторы, вызывающие погрешности, как правило, можно свести к общему уровню, когда влияние их на формирование погрешности является более или менее одинаковым. Однако некоторые факторы могут проявляться неожиданно сильно, например, резкое падение напряжения в сети. В таком случае могут возникать погрешности, существенно превышающие погрешности, оправданные условиями измерений, свойствами средств измерений и метода измерений, квалификацией оператора. Такие погрешности называются грубыми, или промахами.

Грубая погрешность (промах) – погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных значений погрешности. Грубые погрешности необходимо всегда исключать из рассмотрения, если известно, что они являются результатом очевидных промахов при проведении измерений. Если же причины появления резко выделяющихся наблюдений установить нельзя, то для решения вопроса об их исключении используют статистические методы. Существует несколько критериев, которые позволяют выявить грубые погрешности. Некоторые из них рассмотрены ниже в разделе об обработке результатов измерений.
Глава 2. Мультиметр М832

2.1 История создания мультиметра
Мультиметр (от англ. multimeter), те́стер (от англ. test — испытание), авометр (отампервольтомметр) — комбинированный электроизмерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций.

В минимальном наборе включает функции вольтметра, амперметра и омметра. Иногда выполняется мультиметр в виде токоизмерительных клещей. Существуют цифровые и аналоговые мультиметры.

Мультиметр может быть как лёгким переносным устройством, используемым для базовых измерений и поиска неисправностей, так и сложным стационарным прибором со множеством возможностей.

2.2 Назначение, структура и принцип действия мультиметра

Невозможно представить рабочий стол ремонтника без удобного недорогого цифрового мультиметра. В этой статье рассмотрено устройство цифровых мультиметров 830-й серии, наиболее часто встречающиеся неисправности и способы их устранения.

В настоящее время выпускается огромное разнообразие цифровых измерительных приборов различной степени сложности, надежности и качества. Основой всех современных цифровых мультиметров является интегральный аналого-цифровой преобразователь напряжения (АЦП). Одним из первых таких АЦП, пригодных для построения недорогих портативных измерительных приборов, был преобразователь на микросхеме ICL71O6, выпущенной фирмой MAXIM. В результате было разработано несколько удачных недорогих моделей цифровых мультиметров 830-й серии, таких как М830В, М830, М832, М838. Вместо буквы М может стоять DT. В настоящее время эта серия приборов является самой распространенной и самой повторяемой в мире. Ее базовые возможности: измерение постоянных и переменных напряжений до 1000В (входное сопротивление 1МОм), измерение постоянных токов до 10А, измерение сопротивлений до 2МОм, тестирование диодов и транзисторов. Кроме того, в некоторых моделях есть режим звуковой прозвонки соединений, измерения температуры с термопарой и без термопары, генерации меандра частотой 50-60Гц или 1кГц. Основной изготовитель мультиметров этой серии - фирма Precision Mastech Enterprises (Гонконг).
2.3 Технические данные и характеристики
Цифровой мультиметр Mastech M832 производит измерения величины постоянного и переменного напряжения, силы постоянного и переменного тока, сопротивления и коэффициент усиления биполярных транзисторов (h21). Встроенный генератор 50Гц будет полезен при испытании радиотехнических устройств. Так же с помощью мультиметра M832 можно прозвонить полупроводниковые диоды. Качество соединения проводников или пайки можно проверить с помощью звуковой прозвонки.

Цифровой мультиметр M832 серии M830 предназначен для использования в лабораториях, цехах, для радиолюбительства и для работы в домашних условиях. Масса: 0,18 кг. Габариты: 125х65х28 мм.

Серия M830 является одной из самых популярных серий. Мультиметр M832 имеет ЖК-дисплей разрядностью 31/2 (максимальное индицируемое число 1999).

Мультиметр предназначен для измерения: постоянного и переменного напряжения, постоянного тока, сопротивления, коэффициента усиления транзисторов, проверки диодов, прозвонки соединений, подачи на исследуемые схемы меандра частотой 50-60Гц. Обеспечивается индикация разряда батарей "BAT" и перегрузки по входу "1".
Основные технические характеристики прибора M832:

Постоянное напряжение: Диапазоны: 200мВ; 2; 20; 200; 1000В. Разрешающая способность (соответственно диапазонам): 0,1; 1; 10; 100мВ; 1В. Входное сопротивление: 1МОм.

Переменное напряжение: Диапазоны: 200В; 750В. Разрешающая способность (соответственно диапазонам): 100мВ; 1В.

Постоянный ток: Диапазоны: 200мкА; 2; 20; 200мА; 10А. Разрешающая способность (соответственно диапазонам): 0,1; 1; 10; 100мкА; 1мА.

Сопротивление: Диапазоны: 200Ом; 2; 20; 200 КОм; 2МОм.Разрешающая способность (соответственно диапазонам): 0,1; 1; 10; 100Ом; 1КОм.

Прозвонка соединений: при сопротивлении цепи менее 1КОм звучит сигнал зуммера.
2.4. Эксплуатационная поверка мультиметра
2.4.1 Схема и работа прибора