УЧ-Метод пособие ЭЛ ИЗМЕРЕНИЯ. Учебнометодическое пособие по учебной дисциплине электрические измерения
 Скачать 6.36 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Филиал БНТУ «Минский государственный политехнический колледж» ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ» для специальностей 2-36 03 31-01«Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)», для направления специальности 2- 36 03 31-01«Монтаж и эксплуатация электрооборудования (производственная деятельность)» 2-37 01 05 31 «Городской электрический транспорт»; 2-53 01 05 01«Автоматизированные электроприводы»; 2-36 04 32 «Электроника механических транспортных средств». Минск 2020 Автор: Боровская В.И. Рецензенты: Еременко О.В., преподаватель филиала БНТУ «Минский государственный политехнический колледж» Калечиц В.Н., старший преподаватель кафедры «Электроснабжение» Белорусского национального технического университета Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельного и дистанционного изучения учебной дисциплины «Электрические измерения» учащимся специальностей: 2-36 03 31-01«Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)», для направления специальности 2-36 03 31-01«Монтаж и эксплуатация электрооборудования (производственная деятельность)» 2-37 01 05 31 «Городской электрический транспорт»; 2-53 01 05 01«Автоматизированные электроприводы»; 2-36 04 32 «Электроника механических транспортных средств». В учебно-методическом пособии представлен теоретический и практический материал, а также материал, обеспечивающий контроль знаний для проведения текущей и итоговой аттестации. Белорусский национальный технический университет. Филиал БНТУ «Минский государственный политехнический колледж». пр-т Независимости, 85, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: (017) 292-13-42 Факс: 292-13-42 E-mail: mgpk@bntu.by http://www.mgpk.bntu.by Регистрационный № ЭИ БНТУ/МГПК – 13.2020 ©БНТУ, 2020 ©Боровская В.И., 2020 Содержание Пояснительная записка Выписка из типового учебного плана Междисциплинарные связи Типовая (учебная) программа учебной дисциплины Тематический план Содержание программы Критерии оценки результатов учебной деятельности учащихся Литература Перечень существенных и несущественных ошибок Перечень разделов и тем учебной программы Теоретический материал Раздел 1. Основы метрологии 1.1 Основные понятия и определения 1.2 Погрешности измерений и средств измерений Раздел 2. Методы и средства измерения параметров электрических сигналов и магнитных величин 2.1 Измерение напряжения и тока 2.2 Измерительные генераторы 2.3 Исследование формы и параметров сигналов 2.4 Измерение частоты, интервалов времени и сдвига фаз 2.5 Измерение мощности и энергии 2.6 Измерение магнитных величин Раздел 3. Измерение параметров элементов и компонентов электрических и электронных цепей 3.1 Измерение сопротивлений 3.2 Измерение параметров конденсаторов и катушек индуктивности 3.3 Измерение параметров полупроводниковых приборов и интегральных микросхем Раздел 4. Автоматизация измерений Практический материал (методические указания и материалы для проведения лабораторных работ). Самоконтроль знаний Перечень вопросов к ОКР Обязательная контрольная работа №1 Обязательная контрольная работа №2 Примерный перечень вопросов к экзамену, дифференцированному зачету Перечень учебных изданий Пояснительная записка Учебное пособие предназначено для формирования знаний, умений и навыков, необходимых учащимся электротехнических специальностей. Изложены базовые понятия метрологии и измерений, основы теории погрешностей измерений. Приведены методы, виды и средства измерений. Рассмотрены измерения тока, напряжения, измерительные генераторы, исследование формы и параметров сигналов, частоты, фазового сдвига, мощности, магнитных величин, параметров элементов электрических и электронных цепей. Содержание соответствует программе утвержденной Министерством образования РБ № 169. Учебное пособие может быть полезно учащимся смежных специальностей, программа образования которых включает вопросы электрических измерений. Выписка из типового учебного плана Из учебного плана специальности 2-36 04 32 «Электроника механических транспортных средств», на базе БШ; 15.05.2015 на базе СШ. Учебная дисциплина «Электрические измерения» изучается на протяжении второго семестра. Виды работ Количество часов 2 семестр обучения Всего часов Из них: лабораторных работ Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ Экзамен 80 20 2 2 - Выписка Из учебного плана специальности 2-37 01 05 «Городской электрический транспорт», на базе СШ. Учебная дисциплина «Электрические измерения» изучается на протяжении второго и третьего семестров. Виды работ Количество часов 2 семестр обучения 3 семестр обучения Всего часов: Из них: лабораторных работ Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ домашних контрольных работ (заочная форма обучения) Экзамен (дневная форма обучения) Экзамен (заочная форма обучения) 50 6 1 1 - 30 12 1 1 1 - 1 Выписка Из учебного плана специальности 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)», для направления специальности 2-36 03 31-01 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования (производственная деятельность)», на базе СШ. Учебная дисциплина «Электрические измерения» изучается на протяжении второго и третьего семестров. Виды работ Количество часов 2 семестр обучения 3 семестр обучения Всего часов: Из них: лабораторных работ Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ Дифференцированный зачет (дневная форма обучения) Экзамен (заочная форма обучения) 46 10 1 1 - - 44 20 1 1 1 1 Выписка Из учебного плана специальности 2-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы»,на базе СШ. Учебная дисциплина «Электрические измерения» изучается на протяжении второго семестра. Виды работ Количество часов 2 семестр обучения Всего часов Из них: лабораторных работ Количество: тематических контрольных работ обязательных контрольных работ Экзамен 80 26 2 1 1 Междисциплинарные связи Дисциплина электрические измерения Физика Информатика ТОЭ Типовая учебная программа учебной дисциплины ПЕРЕЧЕНЬ существенных и несущественных ошибок по дисциплине «Электрические измерения» для специальностей 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)» направление специальности 2-36 03 31-01«Монтаж и эксплуатация электрооборудования (производственная деятельность)»; 2-37 01 05 «Городской электрический транспорт»; 2-51 01 05 «Автоматизированные» электроприводы»; 2-36 04 32 «Электроника механических транспортных средств» Существенные ошибки: В изложении теоретического материала: затруднения в изложении целей и задач электрических измерений в целом и их составных частей; затруднения в стандартном изложении основных терминов и определений в области метрологии; ошибки в изложении определений и классификации погрешностей измерений и средств измерений; затруднения в объяснении методов и средств измерений напряжения и силы тока; затруднения в объяснении принципов работы измерительных генераторов; ошибки в анализе классификации и маркировки измерительных генераторов; затруднения в объяснении принципов работы приборов для исследования форм и параметров сигналов; ошибки в анализе классификации и маркировки осциллографов; ошибки в изложении параметров идеального и реального прямоугольных импульсов; затруднения в объяснении методов измерения частоты, интервалов времени и фазового сдвига; затруднения в изложении принципов измерения электрической мощности; ошибки при пояснении сути измерения параметров элементов и компонентов электрических цепей ; отсутствие в ответе логичности при изложении средств автоматизации измерений; ошибки, свидетельствующие о том, что учащийся не усвоил правила решения задач. При выполнении лабораторных работ: несоблюдение нормативно-методических документов при выполнении лабораторных работ; ошибки при отражении в отчете назначения и основных характеристик средств измерений; нарушение последовательности действий при выполнении лабораторных работ; ошибки при отражении в отчете схем измерений; неумение проводить измерения электрических величин; ошибки в расчетах основных характеристик измерений; ошибки в расчетах погрешностей измерений; ошибки в преобразовании формул; затруднения в оценке полученных результатов; затруднения в воспроизведении формул, в оперировании ими и применении к решению задач. Несущественные ошибки: В изложении теоретического материала: неполное изложение целей и задач электрических измерений; неполное изложение терминов и определений в области метрологии; неполное перечисление основных характеристик измерений; не указание одного из видов или методов электрических измерений; не указание одного из средств измерений; не указание одного из видов погрешностей измерений; неполное изложение методов измерения напряжения и силы тока; наличие неточностей при изложении принципов работы средств измерений напряжения и силы тока; неполное изложение принципов работы измерительных генераторов; не указание одного из измерительных генераторов; неполное указание параметров реального импульса; неполное изложение принципов работы приборов для исследования форм параметров сигналов; неполное указание и изложение методов и приборов для измерения частоты, интервалов времени и фазового сдвига; неполное изложение принципов измерения электрической мощности; неполное изложение принципов измерения параметров элементов и компонентов электрических цепей; наличие недочетов при изложении автоматизации измерений; наличие недочетов, опечаток при решении задач. нерациональный план устного или письменного ответа; При выполнении лабораторных работ: наличие опечаток (менее 5); неточности в оформлении работ; применение нерационального способа решения поставленных задач; неполное изложение в отчете назначения и основных характеристик средств измерений; неумение преобразовывать единицы измерения электрических величин; ошибки вычислительного характера, не приводящие к абсурдным результатам; неумение оценивать точность отсчета электрических величин; небрежное выполнение записей названий и целей работы, таблиц с полученными результатами измерений, выводов, формул и расчетов; небрежное выполнение схем и рисунков в отчете. Преподаватель В.И. Боровская Перечень разделов и тем Раздел 1. Основы метрологии 1.1 Основные понятия и определения 1.2 Погрешности измерений и средств измерений Раздел 2. Методы и средства измерения параметров электрических сигналов и магнитных величин 2.1 Измерение напряжения и тока 2.2 Измерительные генераторы 2.3 Исследование формы и параметров сигналов 2.4 Измерение частоты, интервалов времени и сдвига фаз 2.5 Измерение мощности и энергии 2.6 Измерение магнитных величин Раздел 3. Измерение параметров элементов и компонентов электрических и электронных цепей 3.1 Измерение сопротивлений 3.2 Измерение параметров конденсаторов и катушек индуктивности 3.3 Измерение параметров полупроводниковых приборов и интегральных микросхем Раздел 4. Автоматизация измерений Теоретический материал Введение Установлено, что более чем за четыре тысячелетия до новой эры (Рождества Христова) в Вавилоне и Египте уже проводили астрономические измерения. На протяжении всей истории развития науки и техники перед человеком возникало и возникает множество проблем, для решения которых необходимо располагать количественной информацией о том или ином свойстве объектов материального мира (явлении, процессе, теле, веществе, изделии и пр.). Основным способом получения такой информации являются измерения, при правильном выполнении которых находится результат измерения с большей или меньшей точностью, от- ражающий интересующие свойства объекта познания. Измерения играют важнейшую роль в жизни человека и являются начальной ступенью познания. Здесь очень к месту подходит выражение: «Теория без практики — мертва, практика без теории — слепа». Поскольку критерием истины всегда служит практика (эксперимент), результаты измерений очень часто выступают в качестве критерия истины. Измерения делают представления о свойствах окружающего нас мира более полными и понятными. Без преувеличения можно сказать, что прогресс науки и техники определяется степенью совершенства измерений и измерительных приборов. Итак, измерения служат источником нашего научного и практического познания. По этому поводу великий Макс Планк сказал: «В физике существует только то, что можно измерить». Основы отечественной метрологии заложил русский ученый Д. И. Менделеев (1834 — 1907). Роль и значение измерений Д. И. Менделеев определял так: «В природе мера и вес, суть главное орудие познания. Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, точная наука немыслима без меры». Зарождение в нашей стране метрологической службы следует отнести к 1842 г., в котором был издан закон о мерах и весах, предусматривающий создание первого в России метрологического уч- реждения — Депо образцовых мер. В 1893 г. Д. И. Менделеев основал Главную палату мер и весов, в задачи которой входило не только хранение эталонов и обеспечение поверки по ним средств измерений, но и продление научных исследований в области метрологии. История развития техники электрических измерений связана с именами русских ученых М.В. Ломоносова и Г.В. Рихмана, которые в 40-х годах XVIII века сконструировали первый в мире электроизмерительный прибор, названный авторами указатель электрической силы. Во второй половине XVIII — первой половине XIX в. выдающиеся ученые (Вольт, Кулон, Ом, Фарадей и др.) продолжили создание других видов приборов. В частности, закон Ома был открыт при наблюдении взаимодействия провода с током, расположенного рядом с магнитной стрелкой, — прообраза современных приборов магнитоэлектрической системы. С помощью этого устройства М. Фарадей установил закон электромагнитной индукции (1826 — 1831). Во второй половине XIX в. существенный вклад в развитие электроизмерительных приборов внесли русские ученые А.Г. Столетов, Б.С. Якоби и особенно М.О. Доливо-Добровольский, предложивший электромагнитные и ряд других приборов. Первые измерительные приборы использовались лишь для относительной оценки физической величины. Такое положение сохранялось до тех пор, пока не были определены электрические меры. Вначале (середина XIX в.) эти меры, созданные отдельными учеными в разных странах, не были одинаковыми. Однако это позволяло все же производить измерения, хотя еще и не в общепринятых единицах, и сделало возможным взаимное сличение этих мер и сравнение результатов опытов. В 1875 г. по взаимной договоренности на специальной международной конференции с участием России была подписана метрическая конвенция, по которой страны обязались содержать «Международное бюро мер и весов» как центр, обеспечивающий единство измерений в международном масштабе. На международных конгрессах по электричеству (1881 г. — Париж и 1893 г. — Чикаго) была принята применяющаяся и до нашего времени практическая система электрических и магнитных единиц, базирующаяся на международных единицах Ампера и Ома. Внедрение техники радиотехнических измерений совпало с началом развития систем радиосвязи и радиоэлектроники. Существенное внимание данным вопросам уделял крупнейший русский ученый, изобретатель радио А.С. Попов. Основоположником отечественной радиоизмерительной техники вне сомнения считается академик М.В. Шулейкин, организовавший в 1913 г. первую заводскую лабораторию по производству радиоизмерительных приборов. Большой вклад в развитие техники электро-радиоизмерений внес академик Л.И. Мандельштам, создавший в начале XX в. прототип современного электронного осциллографа. Многие русские ученые, такие, как М.А. Бонч-Бруевич, В.В. Ширков, Н.Н. Пономарев, В.Г. Дубенецкий и другие, существенно развили теорию и технику радиоизмерений. В современном обществе метрология как наука об измерениях и область практической деятельности, связанной с измерительной техникой, играет большую роль. Это объясняется тем, что практически нет ни одной сферы человеческой деятельности, где бы не использовались результаты измерений. В нашей стране ежедневно исполняется свыше 20 млрд различных измерений, свыше 4 млн человек считают измерения своей профессией. Доля затрат на измерения составляет 10 ÷ 15 % затрат общественного труда, а в отраслях промышленности, производящих сложную технику (электротехника, станкостроение и др.), она достигает 50 ÷ 70 %. На основе измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Измерительная информация служит основой для принятия решений в научных экспериментах, о качестве продукции при внедрении систем качества и т.д. И только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивают правильность принимаемых решений на всех уровнях управления. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям. Качество измерений во многом связано с качеством средств измерений (СИ). Настоящее учебное пособие посвящено изложению изучения основных принципов, методов и средства измерения электрических и радиотехнических величин; научиться метрологически и технически правильно выбирать измерительную аппаратуру; уметь проводить измерения, обрабатывать их результаты и оценивать достигнутую точность; ознакомиться с положениями «Государственной системы обеспечения единства измерений» и перспективными направлениями и тенденциями развития метрологии и электрических измерений. Раздел 1. Основы метрологии |