УМКДП_АИУ_2014 - Карагандинский государственный
реклама
Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет «Утверждаю» Первый проректор Исагулов А.З. _______________________ «____» _________ 2014 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ Дисциплина AIU 3218 «Аналоговые измерительные устройства» Модуль IU 27 «Измерительные устройства» Специальность 5В071600 - Приборостроение Факультет информационных технологий Кафедра «Приборостроение» 2014 Предисловие Учебно-методический комплекс дисциплины преподавателя разработан старшим преподавателем Беликом М.Н. Обсужден на заседании кафедры «Приборостроение» Протокол № _______ от «____»______________2014 г. Зав.кафедрой _______________ С.Т.Алимбаев «____»_________2014 г. Одобрен учебно-методическим советом факультета информационных технологий Протокол № ________ от «_____»_____________2014 г. Председатель ____________ Капжаппарова Д.У. «____»__________ 2014 г. 2 Содержание 1 Рабочая учебная программа 2 График выполнения и сдачи заданий по дисциплине 3 Конспект лекций 4 Методические указания для выполнения практических работ 5 Методические указания для выполнения лабораторных работ 6 Тематический план самостоятельной работы студента 7 Материалы для контроля знаний студентов в период рубежного контроля и итоговой аттестации 3 4 11 12 55 56 66 68 1 Рабочая учебная программа 1.1 Сведения о преподавателе и контактная информация Белик Михаил Николаевич, старший преподаватель Кафедра Приборостроение находится в главном корпусе КарГТУ (Караганда, Б.Мира, 56), аудитория 415, контактный телефон 56-59-35, доб. 2055, e-mail: kstu@mail.ru. Семестр Количество кредитов/ ECTS 1.2 Трудоемкость дисциплины 5 3/5 Вид занятий количество контактных часов количест всего практические лабораторные во часов часов лекции СРСП занятия занятия 15 - 30 45 90 Количес Общее тво Форма количест часов контроля во часов СРС 45 135 ТЗ 1.3 Характеристика дисциплины Дисциплина «Аналоговые измерительные устройства» входит в цикл базовых дисциплин (компонент по выбору). 1.4 Цель дисциплины Дисциплина «Аналоговые измерительные устройства» ставит целью изучение и освоение принципов построения и методов проектирования, расчета и обеспечения заданной точности аналоговых измерительных устройств. 1.5 Задачи дисциплины Задачи дисциплины следующие: дать студентам комплекс знаний, умений и навыков по принципам построения и работы аналоговых информационноизмерительных устройств. В результате изучения данной дисциплины студенты должны: иметь представление: – о классификации измерительных устройств, принципах их действия, стадиях разработки; – о методах экспериментального исследования аналоговых измерительных устройств; знать: – конструктивно-технологические, схемотехнические, структурные, алгоритмические и комплексные методы обеспечения заданной точности 4 измерительных устройств, методы нормирования и анализа их метрологических характеристик; уметь: – определять основные метрологические характеристики и параметры аналоговых измерительных устройств; приобрести практические навыки: – разработки и расчета аналоговых измерительных устройств на современной элементной базе. 1.6 Пререквизиты Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение следующих дисциплин (с указанием разделов (тем)): Дисциплина 1 Математика 1, 2 2 Физика 2 3. Физические основы получения информации 4. Электротехника 5 Основы электроники 6. Электронные средства ИИТ Наименование разделов (тем) Ряды. Пределы. Дифференциальное и интегральное исчисление. Теория вероятностей. Случайные величины и случайные процессы. Электричество и магнетизм Все разделы Все разделы Все разделы Все разделы 1.7 Постреквизиты Знания, полученные при изучении дисциплины «Аналоговые измерительные устройства», используются при освоении следующих дисциплин: «Цифровые и интеллектуальные измерительные устройства», «Основы проектирования приборов и систем», «Методы и средства измерения», «Диагностика приборов и систем». 5 1.8 Содержание дисциплины 1.8.1 Содержание дисциплины по видам занятий и их трудоемкость Наименование раздела, (темы) 2 лабораторные 4 1 лекции 1 1 Классификация и структурные схемы аналоговых средств измерений 2 Метрологические характеристики аналоговых средств измерений. 3 Измерение электрических величин аналоговыми приборами. Магнитоэлектрический, электромагнитный механизмы. 4 Электродинамический, ферродинамический, электростатический и индукционный механизмы. 5 Измерение переменных токов и напряжений. Приборы выпрямительной и термоэлектрической систем. 6 Измерение активной и реактивной мощности в трехфазных цепях переменного тока. 7 Расчет и проектирование измерительных мостов. Принципы работы. Мосты для измерения сопротивлений. 8 Мосты для измерения емкостей, индуктивностей, Мосты для измерения частоты. СРСП СРС 5 6 - 3 2 1 - 3 2 1 - 3 2 1 - 3 2 1 - 3 2 1 - 3 2 1 - 3 3 1 - 3 3 9 Автоматические мосты и компенсаторы. 1 - 3 3 10 Аналоговые регистрирующие приборы. 1 - 3 2 1 - 3 2 12 Преобразователи сигналов. 1 - 3 3 13 Усилители. 1 - 3 3 14 Коммутаторы. 1 - 3 3 1 - 3 1 - 6 - 2 - 6 - 2 - 6 - 2 11 Электронные узлы измерительных каналов и автономных приборов. 15 Проектирование специализированных аналоговых устройств на современной элементной базе. Лабораторная работа №1 Изучение конструкции и принципа работы измерительных механизмов. Лабораторная работа №2 Изучение конструкции и принципа работы комбинированных приборов. Лабораторная работа №3 Измерение активной и реактивной мощности в трехфазных цепях переменного тока. 6 1 Лабораторная работа №4 Измерение активной и реактивной энергии трехфазного тока. Лабораторная работа №5 Изучение конструкции и принципа работы осциллографа. ИТОГО: 2 - 3 6 4 - 5 2 - 6 - 2 15 30 45 45 1.9 Список основной литературы 1. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 3. Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие высших учебных заведений / Л. Г. Муханин. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. 281 с. : ил. 4. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для студентов вузов, / Г.М. Иванова, Н.Д. Кузнецов, В.С. Чистяков; М-во образования и науки РФ. - 3-е изд., стер. - М. : МЭИ, 2007. - 458 с.: ил. 5. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 6. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 7. Основы проектирования приборов и систем: учебник для студентов вузов / А. Г. Щепетов. - М. : Академия, 2011. - 367 с. 8. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил. 9. Гуржий А.Н. Электрические и радиотехнические измерения: учебное пособие / А.Н. Гуржий, Н.И. Поворознюк. – М. : Академия, 2004. – 272 с. 1.10 Список дополнительной литературы 10. Схемотехника измерительных устройств : учебное пособие студентам, специализирующихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" / В. Б. Топильский. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 231 с. 11. Измерительные приборы и массовые электронные измерения : научное издание для студентов, аспирантов, бакалавров, магистрантов, докторантов, преподавателей, научных работников, инженеров / А. А. Афонский, В. П. Дьяконов ; под ред. В. П. Дьяконова. - М. : СОЛОН-Пресс, 2007. - 540 с. : ил. 7 12. Электрические измерения : учебник / В. А. Панфилов. - 3-е изд., испр. М. : Изд. центр "Академия", 2006. - 285 с. : ил. 13. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник / Г. Г. Раннев [и др.] ; под ред. Г. Г. Раннева. - М. : ACADEMIA, 2006. - 511 с. : ил. 14. Корис, Ральф Справочник инженера-схемотехника : справочник: пер. с нем. / Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. - М. : Техносфера, 2006. - 607 с. : ил. 15. Электронные измерения в нанотехнологиях и микроэлектронике : монография / А. А. Афонский, В. П. Дьяконов ; под ред. В. П. Дьяконова. М. : ДМК Пресс, 2011. - 687 с. : ил. 16. Электрические и электронные измерения в задачах, вопросах и упражнениях : учебное пособие / З. А. Хрусталева. - 2-е изд., испр. - М. : Академия, 2013. - 170 с. 17. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Аналоговые измерительные устройства" : для студентов специальности 5В071600 - Приборостроение (3 курс, 5 семестр). / М. Н. Белик [и др.];. Караганда : КарГУ, 2012. - 57 с. 1.11 Критерии оценки знаний студентов Экзаменационная оценка по дисциплине определяется как сумма максимальных показателей успеваемости по рубежным контролям (до 60%) и итоговой аттестации (экзамен) (до 40%) и составляет значение до 100% в соответствии с таблицей. Оценка по буквенной системе А АВ+ В ВС+ С СD+ DF Цифровые эквиваленты буквенной оценки 4,0 3,67 3,33 3,0 2,67 2,33 2,0 1,67 1,33 1,0 0 Процентное содержание усвоенных знаний 95-100 90-94 85-89 80-84 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 0-49 Оценка по традиционной системе Отлично Хорошо Удовлетворительно Неудовлетворительно Рубежный контроль проводится на 7,14-й неделях складывается исходя из следующих видов контроля: 8 обучения и Итого, % %-ое содержание Вид контроля Академический период обучения, неделя 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Посещаемость 0,1 * * * * * * * * * * * * * * 1,5 Конспекты лекций 0,1 * * * * * * * * * * * * * * 1,5 Защита лаб.работ 3 * 15 * 21 * * * * Письменный опрос (модуль) 10,5 СРС 0,5 * * * * * * * * * * * * * * 7,0 СРСП 1 * * * * * * * * * * * * * * 14 ТЗ 40 * 40 Всего по аттестац. 30 30 60 Итого 100 1.12 Политика и процедуры При изучении дисциплины «Аналоговые измерительные устройства» прошу соблюдать следующие правила: 1. Не опаздывать на занятия. 2. Не пропускать занятия без уважительной причины, в случае болезни прошу предоставлять справку, в других случаях – объяснительную записку. 3. В случае пропуска занятия без уважительной причины отработать пропущенный материал. 4. На время проведения занятий отключать мобильные телефоны. 5. Активно участвовать в учебном процессе. 6. Быть терпимыми, открытыми, откровенными и доброжелательными к сокурсникам и преподавателям. 1.13 Учебно-методическая обеспеченность дисциплины Ф.И.О автора Наименование учебнометодической литературы Издательство, год издания 1 2 3 Основная литература Приборы и методы М. : Дрофа, измерения электрических 2005. величин: учебное пособие 2 Тартаковский Д. Ф., Метрология, стандартизация М. : Высшая Ястребов А. С. и технические средства школа, 2008. измерений: учебник для студентов вузов 1 Атамалян Э. Г. 9 Количество экземпляров в на библиотеке кафедре 4 5 60 - 18 - 1 3 Муханин Л. Г.. 4 Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С.. 5 Раннев Г. Г., Тарасенко А.П.. 6 Юрченко В.В. 7 Щепетов А. Г. 8 Под ред. А.С. Сигова. 9 А.Н. Гуржий, Н.И. Поворознюк 10 Топильский В. Б. 11 А. А. Афонский, В. П. Дьяконов; под ред. В. П. Дьяконова. 12 Панфилов В. А. 13 Раннев Г.Г. [и др.]; под ред. Г. Г. Раннева. 14 Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. 15 А. А. Афонский, В. П. Дьяконов; под ред. В. П. Дьяконова. 16 Хрусталева З. А. 17 Белик М. Н. [и др.] 2 3 4 5 Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие высших учебных заведений Теплотехнические измерения и приборы: учебник для студентов вузов Методы и средства измерений: Учебник для вузов Аналоговые измерительные приборы: учебное пособие СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. 2 - М: МЭИ, 2007. 4 - М.: «Академия», 2008. Караганда: КарГТУ, 2004. М: Академия, 2011.. 51 1 49 1 10 1 М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. Электрические и М.: Академия, радиотехнические 2004. измерения: учебное пособие Дополнительная литература Схемотехника М. : Бином. измерительных устройств : Лаборатория учебное пособие студентам. знаний, 2006 Измерительные приборы и М.: СОЛОНмассовые электронные Пресс, 2007. измерения : научное издание Электрические измерения : М.: Изд. центр учебник "Академия", 2006.. ИнформационноМ. : измерительная техника и ACADEMIA, электроника: учебник 2006. Справочник инженераМ. : схемотехника: справочник: Техносфера, пер. с нем. 2006. Электронные измерения в М.: ДМК нанотехнологиях и Пресс, 2011.. микроэлектронике: монография Электрические и М.: Академия, электронные измерения в 2013. задачах, вопросах и упражнениях: Методические указания к Караганда: лабораторным работам по КарГТУ, 2012. дисциплине "Аналоговые измерительные устройства" 5 - 28 - 6 - 12 - 6 1 24 1 6 - 2 - 5 - 50 1 Основы проектирования приборов и систем: учебник для студентов вузов Электрорадиоизмерения: Учебник. 10 2 График выполнения и сдачи заданий по дисциплине Вид контроля Цель и содержание задания Рекомендуемая литература Продолжительность выполнения Форма контроля Срок сдачи Практическое решение задач Практическое закрепление навыков [1], [2], [3], [4], [5], [6], [12], [13], [17] В течение семестра Текущий 7, 14 недели 3 недели (6ч) Текущий 3 неделя 3 недели (6ч) Текущий 6 неделя 3 недели (6ч) Текущий 9 неделя Выполнение лабораторной работы № 4 Измерение мощности переменного тока [1], [2], [4], [5], и сдвига фаз [6], [7] между током и напряжением. 3 недели (6ч) Текущий 12 неделя Выполнение лабораторной работы № 5 Изучение конструкции и [1], [2], [4], [5], принципа работы [6], [7], [9] осциллографа. 3 недели (6ч) Текущий 14 неделя Изучение конструкции и [1], [4], [5], [6], принципа работы [7] измерительных механизмов. Изучение Выполнение конструкции и [1], [2], [4], [5], лабораторной принципа работы [6], [7] работы № 2 комбинированны х приборов. Измерение Выполнение активной и [1], [2], [4], [5], лабораторной реактивной [6], [7] работы № 3 энергии трехфазного тока. Выполнение лабораторной работы № 1 Модуль Закрепление теоретических знаний и практических навыков. Тестирование Проверка усвоения материала дисциплины [1], [2], [4], [5], [6], [7], [8], [9] 1 контактный 7, 14 [12], [13], [15], Рубежный час недели конспекты лекций Основная и дополнительная 2 контактных В период литература, Итоговый часа сессии конспекты лекций 11 3 Конспект лекций Тема 1 Классификация и структурные схемы аналоговых средств измерений (1 час) План лекции 1. Общие сведения. 2. Структурная схема. 3. Классификация. 1. Общие сведения Аналоговые электроизмерительные приборы представляют собой важнейшую группу технических средств электрических измерений. Простота, удобство реализации, высокая точность, широкий частотный диапазон, наглядность показаний, регистрации и высокая надежность способствуют широкому распространению аналоговых приборов в различных отраслях науки и техники. Производство аналоговых электроизмерительных приборов по типам, количеству, назначению значительно превосходит производство всех остальных средств электроизмерительной техники. 2. Структурная схема. Рассматриваемый класс средств измерений включает большое число приборов, различающихся областью применения, техническими характеристиками, принципом действия, используемой элементной базой и другими особенностями. Несмотря на указанные различия, в структурах АЭП могут быть выделены сходные по функциональному признаку узлы. Устройство преобразования состоит из одного или нескольких измерительных преобразователей (ИП), предназначенных для преобразования измеряемой величины x в такой сигнал у, параметры которого соответствуют входным характеристикам отсчетного устройства. В устройства преобразования могут входить масштабные, функциональные и другие виды измерительных преобразователей. Отсчетное устройство предназначено для преобразования сигнала измерительной информации у в форму, доступную для считывания значений измеряемой величины. Образцовые средства используют для калибровки АЭП в процессе эксплуатации. Вспомогательные устройства не принимают непосредственного участия в преобразованиях сигнала, но обеспечивают необходимые условия работы других узлов. Устройства преобразования и отсчета являются необходимой принадлежностью структуры АЭП, в то время как наличие образцовых средств и вспомогательного устройства не является обязательным. 12 3. Классификация. Обычно пользуются параллельной классификацией по ряду признаков: элементной базе, форме отсчета, методу преобразования, назначению и др. Показывающими называют приборы, допускающие только считывание показаний, а регистрирующими—такие, в которых предусмотрена регистрация показаний. По методу преобразования различают АЭП прямого, уравновешивающего и смешанного преобразований. По назначению различают АЭП для измерения тока, напряжения, частоты, фазы, приборы для измерения параметров электрических цепей, для анализа характеристик сигналов и схем и др. Большинство приборов имеют названия в соответствии с единицами измеряемой величины (в том числе кратных и дробных единиц), например приборы для измерения напряжения — вольтметры, микровольтметры, милливольтметры, киловольтметры и т. п. Приборы, предназначенные для измерения нескольких величин, называют комбинированными, а приборы, работающие как на постоянном, так и на переменном токе,— универсальными. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 3. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 4. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил. Контрольные задания для СРС (тема 1) [1, 2, 5, 8] Ответить на следующие вопросы: 1. Что такое значение физической величины? 2. Что такое средство измерения? 3. Приведите классификацию средств измерения. 4. Что такое мера? 5. Чем отличается измерительный прибор от преобразователя? 6. На какие классы делятся измерительные приборы? 13 измерительного Тема 2 Метрологические характеристики аналоговых средств измерений. (1 час) План лекции 1 Метрологические характеристики средств измерений 2 Метрологические характеристики аналоговых средств измерений, регламентируемые стандартами. 3 Погрешности средств измерений и их классификация 1 Метрологические характеристики средств измерений Для описания метрологических свойств средств измерений применяются метрологические характеристики, к которым относятся характеристики, оказывающие влияние на результаты измерения и их погрешности. Основным нормативным документом, определяющим номенклатуру метрологических характеристик и их назначение является ГОСТ 8.009—84 [20], в соответствии е которым выделено шесть групп метрологических характеристик средств измерений: характеристики для определения результатов измерения; характеристики погрешностей средств измерений; характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам (функции влияния); динамические характеристики; характеристики влияния взаимодействия средства и объекта измерений; неинформативные параметры выходных сигналов. Выражение метрологических характеристик в виде, удобном для их применения, и установление требований к их значениям принято называть нормированием. 2 Метрологические характеристики аналоговых средств измерений, регламентируемые стандартами. В соответствии со стандартами ГОСТ 8.508—84 и другими для аналоговых СИ нормируются следующие метрологические характеристики: 1) номинальная статическая характеристика преобразования в нормальных условиях эксплуатации fном(x); 2) характеристики систематической составляющей с погрешности СИ; 3) характеристики случайной составляющей погрешности СИ; 4) характеристики погрешности СИ; 5) вариация показаний — В; 6) дрейф показаний—d; 7) входной — ZBX и выходной — ZВЫХ импедансы; 8) динамические характеристики СИ; 9) неинформативные параметры входного сигнала; 10) функция влияния на систематическую погрешность СИ-(); 14 11) наибольшее допустимое изменение метрологической характеристики, вызываемое изменением внешних влияющих факторов и неинформативных параметров входного сигнала — /(); 12) диапазон измерений—хш; 13) классы точности в соответствии с ГОСТ 8.401—80. 3 Погрешности средств измерений и их классификация Погрешность – это отклонение результатов измерения от истинного значения входной величины. Различают две составляющие погрешности измерения: Инструментальная погрешность – это погрешность, зависящая от погрешности применяемых средств измерения. Методическая погрешность – это погрешность, зависящая от несовершенства метода измерения. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины и определяется формулой: Х ХИ где Х – значения, полученные при измерении; Хи – истинное значение; - абсолютная погрешность Абсолютная погрешность со знаком минус называется поправкой. Относительная погрешность равна отношению абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины и выражается в %: Х ХИ 100% 100% . ХИ ХИ Чтобы сравнить по точности измерительные приборы с разными пределами измерений, введено понятие приведенной погрешности, которая равна: Х ХИ 100% 100% ; ХН ХН где ХН– нормирующее значение, которое принимается равным большему из пределов измерения, если нулевая отметка расположена на краю или вне диапазона измерений: Х Н Х КОН Х НАЧ . Если нулевая отметка лежит внутри диапазона измерений, то нормирующее значение определяется как сумма модулей пределов измерений: Х Н Х КОН Х НАЧ . Кроме того, различают следующие погрешности: 15 Аддитивная погрешность (абсолютная) – это погрешность, которая не зависит от измеряемой величины. Ее еще называют погрешность нуля. Мультипликативная погрешность – это погрешность, величина которой пропорциональна измеряемой величине. Эту погрешность иногда называют погрешность чувствительности. Точность – это величина обратная погрешности. В зависимости от изменений во времени входной величины различают следующие погрешности: Статическая погрешность – это погрешность, величина которой при измерении во времени постоянна. Динамическая погрешность – это погрешность, являющейся разностью между погрешностью в динамическом режиме и статической погрешностью, которая соответствует значению измеряемой величины в данный момент времени. Систематическую погрешность – это составляющая погрешности, остающейся постоянной или закономерно–изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины (может возникать из-за методической погрешности). Случайная погрешность - это составляющая погрешности, изменяющаяся во времени случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины (пример: измерения камерой Вильсона). В зависимости от условий возникновения погрешности различают: Основная погрешность – это погрешность средств измерений при нормальных условиях. Дополнительная погрешность – это погрешность средств измерения, вызванная отклонением одной или более влияющих величин от нормального значения или их выходом за пределы области нормальных значений. Согласно ГОСТ 8.401-80 средствам измерения присвоены определенные классы точности. Классом точности средств измерения называется обобщенная его характеристика, определенная пределом допускаемой, основной и дополнительной погрешностями. Класс точности средств измерения может быть выражен числом или дробью. Если у приборов аддитивная составляющая погрешности преобладает над мультипликативной, то таких приборов класс точности выражается одним числом, выбираемым из ряда: (1; 1,5; 2,5; 4; 5; 6)10n,где n = 1;0;-1;-2;-3; и так далее. У этих приборов, основная и приведенная погрешность прибора в рабочем диапазоне шкалы, выраженная в %, не должна превышать значения, соответствующего классу точности.(к ним относят большинство аналоговых, показывающих и регистрирующих приборов). Класс точности средств измерений, у которых аддитивная и мультипликативная составляющая погрешности соизмеримы, обозначаются двумя числами (0,1/0,05) 16 Тогда пределы значений определяются по формуле: основной относительной погрешности X мах с d к 1 ; Х где Хк – больший по модулю из пределов измерения с и d – положительные постоянные числа, обозначающие класс точности, аддитивной и мультипликативной погрешности соответственно. Кроме того, существует грубая погрешность измерения, величина которой существенно превышает ожидаемую погрешность при данных условиях. Результат измерения, содержащим грубую погрешность называют промахом. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М.: ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил. Контрольные задания для СРС (тема 2) [1, 2, 5, 6, 8] Ответить на следующие вопросы: 1. В чем различие метрологических характеристик от неметрологических? 2. Перечислите основные метрологические характеристики. 3. В чем отличие метрологических характеристик от нормируемых метрологических? 4. Перечислите основные нормируемые метрологические характеристики. 5. Сформулируйте отличие чувствительности от порога чувствительности. 6. Как определяют цену деления шкалы прибора? 7. В чем отличие диапазона измерений от диапазона показаний? 8. Приведите классификацию погрешностей средств измерений. 9. Как обозначается класс точности для различных средств измерений? 10. Что характеризует класс точности прибора? 11. Перечислите классы точности электромеханических измерительных приборов. 17 Тема 3 Измерение электрических величин аналоговыми приборами. Магнитоэлектрический, электромагнитный механизмы. (1 час) План лекции 1 Общие сведения 2 Магнитоэлектрические измерительные механизмы 3 Электромагнитные измерительные механизмы. 1 Общие сведения Структурная схема аналоговых измерительных приборов представлена на рисунке 1: Х ИП У ИМ ОУ L Рисунок 1 - Структурная схема аналоговых измерительных приборов. Измерительный преобразователь (ИП)- предназначен для преобразования входного сигнала Х в электрическую величину У, непосредственного воздействующего на измерительный механизм ИМ. В измерительном механизме электрическая энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части. У большинства аналоговых приборов перемещение подвижной части состоит в повороте относительно подвижной оси угол . Отсчетное устройство (ОУ) состоит из указателя и шкалы. Оно преобразует угловое перемещение подвижной части в перемещение указателя, которое выражается в делениях или миллиметрах шкалы. В зависимости от физических явлений, положенных в основу создания вращающего момента, аналоговые измерительные приборы делятся на следующие системы: - магнитоэлектрические; - электромагнитные ; - электродинамические; - ферродинамические; - электростатические; - индукционные. 2 Магнитоэлектрические измерительные механизмы Работа магнитоэлектрического механизма основана на взаимодействии потока постоянного магнита и тока, протекающего по катушке поворотной рамки. Возникающий вращающий момент отклоняет подвижную часть механизма относительно неподвижной. Различают механизмы с подвижной рамкой и подвижным магнитом. Наиболее распространен механизм с подвижной катушкой. 18 В воздушном зазоре между неподвижным сердечником и полюсными магнитами создается равномерное радиальное магнитное поле. Подвижная часть механизма представляет собой катушку (рамку), которая может поворачиваться в магнитном поле воздушного зазора. Стрелка или указатель со шкалой образует отсчетное устройство. Магнитный шунт служит для регулирования магнитной индукции в воздушном зазоре механизма. Измерительный ток подводится к обмотке рамки через две растяжки или спиральные пружины, которые служат для создания противодействующего момента. При протекании постоянного тока через измерительный механизм, угол отклонения равен: BS w I SI I ; Wэм Магнитная индукция В, в воздушном зазоре является постоянной, поэтому шкала прибора равномерна. Широко используются магнитоэлектрические механизмы в логометрах. Логометры – это приборы, которые осуществляют вычислительную операцию деления двух электрических величин. Логометры применяются для измерения параметрических электрических величин (омметры, генриметры, фарадметры, герцметры). В логометрах подвижная часть магнитоэлектрического измерительного механизма выполнена в виде двух жестко закрепленных между собой катушек, по обмоткам которых протекают токи I1 и I2. Моменты М1 и М2 создаваемые взаимодействием магнитного поля постоянного магнита и токов катушек, направлены на встречу друг другу. Достоинства магнитоэлектрических механизмов: - большая чувствительность; - малое собственное потребление мощности; - малое влияние магнитных полей; - отсутствие влияния электрических полей; - прямая пропорциональная зависимость между током в обмотке рамки и углом отклонения. Недостатки: - сложность конструкции; - высокая стоимость; - малая перегрузочная способность по току; - работают в цепях только постоянного тока. На базе магнитоэлектрической системы промышленностью выпускаются следующие приборы: - амперметры; - вольтметры; - омметры; - гальванометры; - кулонметры. 19 3 Электромагнитные измерительные механизмы. Работа электромагнитных измерительных механизмов основана на взаимодействии магнитного поля созданного неподвижной катушкой, по обмотке которой протекает измерительный ток с одним или несколькими ферромагнитными сердечниками, укрепленными на оси. При протекании тока через катушку сердечника намагничивается и втягивается в зазор катушки. При переменном синусоидальном токе угол отклонения подвижной части измерительного механизма: dL I 2 d 2 W Зависимость угла отклонения подвижной части от тока не линейна, и поворот подвижной части одинаков как при постоянном токе, так и при переменном токе, если действующее значение тока равно значению постоянного тока. Угол отклонения является функцией тока в квадрате, знак угла поворота не зависит от направления тока в катушке. Электромагнитные приборы пригодны для измерения постоянного и переменного тока. Логометры электромагнитных механизмов имеют две катушки и два сердечника. Сердечники укреплены на одной оси. Угол поворота подвижной рамки является функцией отношений токов: I F 1 . I2 Достоинства электромагнитных механизмов: - простота конструкции - дешевизна - надежность в работе - способность выдерживать большие нагрузки - работа в цепях постоянного и переменного тока Недостатки - малая точность; - низкая чувствительность; - значительное потребление мощности; - неравномерность шкалы; - подвержен влиянию магнитных полей и температуры. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 20 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 3) [1, 2, 5, 6] Ответить на следующие вопросы: 1. Перечислить основные системы электромеханических приборов и дайте сравнительные характеристики по параметрам. 2. Объясните, какие элементы содержат аналоговые измерительные приборы? Каковы их функции и характеристики? Почему величина противодействующего момента должна зависеть от угла поворота подвижной части механизма? 3. Какие параметры аналоговых приборов регламентируются ГОСТ? 4. Каково отличие диапазона показаний прибора и диапазона измерений? 5. Какими параметрами определяется величина отклонения подвижной части прибора магнитоэлектрической системы? 6. Почему магнитоэлектрический механизм работоспособен только на постоянном токе? 7. Поясните, почему приборы магнитоэлектрической системы обладают высокой чувствительностью и точностью? Подвержены ли эти приборы сильному влиянию внешних полей? 8. Объясните принцип действия приборов электромагнитной системы. Где эти приборы следует применять? 9. Что такое логометр? Каковы особенности конструкции логометра? 10. Для измерения каких физических величин, используются логометры? Тема 4 Электродинамический, ферродинамический, электростатический и индукционный механизмы. (1 час) План лекции 1. Электродинамические измерительные механизмы 2. Ферродинамические измерительные механизмы 3. Электростатические измерительные механизмы 4. Индукционные измерительные механизмы 1 Электродинамические измерительные механизмы Принцип действия электродинамического измерительного механизма основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек с током: неподвижной и подвижной. Этот механизм имеет две неподвижные катушки, соединенные последовательно и разделенные воздушным зазором, а также подвижную катушку, соединенную со стрелкой посредством оси . Для постоянного тока угол будет равен: 21 dM1, 2 1 I1 I 2 Wэм d Для переменного тока: dM1, 2 1 I1 I 2 cos Wэм d Логометры электродинамических механизмов состоят из двух жесткоскрепленных между собой под определенным углом подвижных катушек. Токи к подвижным катушкам подводятся с помощью безмоментных токопроводов. Достоинства электродинамических измерительных механизмов: - работа в цепях постоянного и переменного тока с частотой до 10Гц; - значительная точность измерений; - стабильность показаний. Недостатки: - воздействие внешних магнитных полей; - низкая чувствительность по сравнению с магнитоэлектрическими механизмами - большая собственная потребляемая мощность - малая прегрузочная способность - относительно сложная конструкция - дорога в изготовлении 2 Ферродинамические измерительные механизмы Механизмы ферродинамической системы отличаются от электродинамических тем, что неподвижная катушка имеет магнитопровод из магнитного листого материала. Благодоря наличию магнитопровода, вращающий момент существенно возростает. Поэтому сильно уменьшается собственное потребление мощности механизма. Собственное магнитное поле в ферродинамическом механизме очень сильное, поэтому внешние магнитные поля оказывают слабое воздействие. Успокоители могут быть магнитоиндукционными или жидкостными. Наличие сердечников вызывает дополнительную погрешность; обусловленную гистерезисом. Данный механизм менее точен, чем электродинамический. Угол поворота подвижной рамки равен: C I1 I 2 cos ; Wэм Достоинства ферродинамического измерительного механизма: по сравнению с электродинамическим ИМ следующие: - меньшая восприимчивость к воздействию внешних магнитных полей - меньшее потребление мощности 22 Недостатки: - меньшая точность - частотный диапазон уже Ферродинамические приборы применяются в тяжелых условиях работы. Они выпускаются классом точности 1,5 и 2,5 в тряско -, вибро - , и ударопрочном исполнении. 3 Электростатические измерительные механизмы Принцип действия электростатического измерительного механизма основан на взаимодействии двух или нескольких заряженных проводников. В данном механизме передвижение подвижной части осуществляется за счет действия непосредственно приложенного напряжения. Если приложить к неподвижным и подвижным пластинам напряжение, то они окажутся заряженными противоположными по знаку зарядами, в результате чего подвижные пластины будут притягиваться к неподвижным. Угол поворота подвижной части равен: 1 dC 2 U . 2 Wэм d Из этого выражения следует, что зависимость угла отклонения подвижной части от напряжения не линейна. Поворот подвижной части одинаков как при переменном, так и при постоянном напряжении, имеющем действующее значение равное значению постоянного тока. Линейная зависимость угла отклонения от напряжения для значительной части диапазона получают изготовлением подвижных пластин случайной формы. Достоинства - имеют малое собственное потребление мощности от измеряемой цепи; - при постоянном токе мощность потребления равно нулю; - малое влияние температуры, частоты и формы сигналов; - отсутствует влияние магнитных полей; - возможность изготовления вольтметров для высоких напряжений до сотен киловольт без громоздких, дорогих, потребляющих большую мощность добавочных резисторов и измерительных трансформаторов. Недостатки - малая чувствительность; - влияние внешних электростатических полей. Промышленностью выпускаются приборы с верхним пределом измерений от 30 В до 75 кВ классом точности 0,5; 1,0; 1,5 на частотах до 14 МГц. 4 Индукционные измерительные механизмы Принцип действия индукционных измерительных приборов основан на взаимодействии магнитных потоков электромагнитов и вихревых токов, 23 индуктированных магнитными потоками в подвижной части, выполненного в виде алюминиевого диска. Индукционный измерительный механизм применяется в счетчиках электрической энергии в цепях переменного тока. Число оборотов диска N за время t определяется интервалом по времени t t d K W N K 2 dt K 2 U I cos dt ; K1 C 0 dt 0 K1 где C - постоянная счетчика; K K2 W – энергия прошедшая через счетчик за время t Отсчет производится по показаниям счетного механизма – счетчика оборотов. Единице электрической энергии в 1Втч соответствует определенное количество оборотов диска. Это соотношение, называемое передаточным числом А, которое указывается на счетчике. Величину обратную передаточному числу А, называют номинальной постоянной Сном. Значение А и Сном – зависят от конструкции датчика. Индукционный механизм применяется в счетчиках электроэнергии и количества электричества, в которых величина Y является либо мощностью, либо током. Счетчики активной электроэнергии выпускаются классом точности 0.5, 1.0, 2.0, 2.5. Счетчики реактивной энергии 1.5, 2, 3.0. Трехфазные счетчики представляют собой три или два счетчика, объединенные одной осью. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 4) [1, 2, 5, 6] Ответить на следующие вопросы: 1. Каков принцип действия электродинамических ИМ? 2. Каковы свойства приборов электродинамической системы? Почему этот тип прибора пригоден для измерения как постоянных, так и переменных токов? Перечислите области применения. 3. Достоинства и недостатки электродинамических ИМ. 24 4. Чем отличаются ферродинамические ИМ от электродинамических? 5. Достоинства и недостатки ферродинамических ИМ. 6. Каков принцип действия электростатических ИМ? 7. Каковы свойства и области применения электростатических приборов? 8. Основные части электростатических ИМ. 9. Достоинства и недостатки электростатических ИМ. 10. Каков принцип действия индукционных ИМ? 11. Основные части индукционных ИМ. 12. Достоинства и недостатки индукционных ИМ. 13. Сравните по точности электромеханические приборы различных систем. 14. Сравните по защищенности от воздействия внешнего магнитного поля электромеханические приборы различных систем. 15. Как создается противодействующий момент у приборов различных систем? Тема 5 Измерение переменных токов и напряжений. Приборы выпрямительной и термоэлектрической систем. (1 час) План лекции 1 Общие сведения 2 Амперметры и вольтметры выпрямительной системы 3 Амперметры и вольтметры термоэлектрической системы 1. Общие сведения Приборы магнитоэлектрической системы имеют высокую чувствительность, точность и малое потребление мощности. Для использования этих приборов в цепях переменного тока, необходимо предварительно преобразовать переменный ток в постоянный. Для этого преобразования широкое распространение получили полупроводниковые приборы, термоэлектрические преобразователи и электронные лампы. В зависимости от типа применяемых преобразователей переменного тока в постоянный, различают измерительные приборы выпрямительной, термоэлектрической и электронной системы. 2 Амперметры и вольтметры выпрямительной системы Данные измерительные приборы представляют собой сочетания измерительного механизма магнитоэлектрической системы с выпрямителем из полупроводниковых диодов. Различают следующие виды выпрямителей: однополупериодные и двухполупериодные. Наибольшее распространение получили двухполупериодные схемы включения измерительного механизма. 25 Угол поворота подвижной части при однополупериодной схеме будет равен: B S w I ср ; 2 W Для двухполупериодной схемы: B S w I ср . W При измерении в цепях переменного тока магнитоэлектрическими приборами с выпрямителями, измеряют действующее значение тока или напряжения. Отношение действующего значения тока к среднему, называют коэффициентом формы: I Кф . I ср Поэтому для двухполупериодной схемы формулу угла поворота подвижной рамки можно записать так: BS w I . W Кф Для синусоидального тока Кф = 1,11. При измерении тока, форма которого отлична от синусоидальной, в показаниях прибора возникает погрешность. Если коэффициент формы известен, то действующий ток несинусоидальной формы, измеренный прибором, градуированным по синусоидальному току, определяется по формуле: I К I П ф ; 1,11 где Iп – показания прибора Достоинства: высокая чувствительность, малое потребление мощности, широкий частотный диапазон. Недостатки: невысокая точность (класс точности 1,0; 2,5); зависимость показаний от формы кривой измеряемой величины; неравномерность шкалы в начальной части (0 15%) Амперметры выпускают с верхним пределом от 3 мА до 10 мА, вольтметры от 75 мВ до 600 В, омметры от 0,5 кОм до 5 МОм. 3 Амперметры и вольтметры термоэлектрической системы Данные измерительные приборы представляют сочетание измерительного механизма магнитоэлектрической системы и одного или нескольких термоэлектрических преобразователей. Термоэлектрический преобразователь состоит: - нагреватель – проводник, по которому протекает измеряемый ток; - миниатюрная термопара. 26 В качестве нагревателя используется тонкая проволока из материала, допускающего длительное нагревание (нихром или константан). Конструктивно термопреобразователи делятся на: - контактные; - бесконтактные; В контактных преобразователях, горячий спай приваривается к нагревательному проводу в середине его длины. В бесконтактных преобразователях горячий спай разделен изолятором каплей стекла, через который передается теплота от нагревателя к термопаре. Наличие изолятора увеличивает инерционность и уменьшает чувствительность. Но одновременно изолирует цепь термопары от цепи нагревания, чтобы ток измерения не протекал по цепи термопары. И не влиял на измерения. Бесконтактные термопреобразователи можно соединять последовательно, создавая термобатарею. ТермоЭДС увеличивается пропорционально количеству термопар. Термоэлектронные приборы на малые токи (до 1А) помещают в стеклянную колбу, из которой выкачан воздух. Это позволяет уменьшить теплоотдачу в окружающую среду и энергию для нагрева горячего спая. Отклонение подвижной части равно: K I2 . где К – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции термопреобразователя. Теплота, выделяемая током в нагревателе, не зависит от частоты, поэтому эти преобразователи применяются для измерения постоянного и переменного токов, включая токи высокой частоты. Достоинства: - высокая точность измерений в широком частотном диапазоне - независимость показаний от формы кривой токов и напряжений - измерения в цепях постоянного и переменного токов Недостатки: - малая перегрузочная способность - большая собственная потребляемая мощность - неравномерность шкалы Класс точности приборов 1.0;1.5. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 27 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 5) [1, 2, 5, 6] Ответить на следующие вопросы: 1. Какие виды преобразователей используется в приборах выпрямительной системы? 2. Достоинства и недостатки приборов выпрямительной системы. 3. Как осуществляется температурная и частотная коррекции у приборов выпрямительной системы? 4. Что такое коэффициент формы? 5. Объясните принцип действия прибора термоэлектрической системы. Каковы его характеристики и область применения? 6. Что такое термопара? 7. Перечислите основные достоинства термоэлектрических приборов. Тема 6 Измерение активной и реактивной мощности в трехфазных цепях переменного тока. (1 час) План лекции 1 Общие сведения 2 Измерение активной мощности 3 Измерение реактивной мощности 1 Общие сведения Для измерения мощности в трехфазных цепях применяются счетчики активной и реактивной мощности, в которых встроены три токовых обмотки и три обмотки напряжения на каждую фазу. А также два алюминиевых диска, расположенных на одной оси. Конструкции таких счетчиков рассмотрены в теме индукционные измерительные механизмы. При отсутствии счетчиков активную и реактивную мощность измеряют при помощи ваттметров активной энергии и таймера. Измерения активной энергии можно проводить при помощи одного, двух или трех ваттметров 2 Измерение активной мощности. Измерение одним ваттметром производится при симметричной нагрузке, причем, показания ваттметра умноженные на три дают мощность всей системы. Ваттметр включается в одну из фаз токовой обмоткой последовательно, а параллельной – между этой фазой и нейтралью. Если нагрузка соединена треугольником или звездой с изолированной нейтралью, 28 то измерение одним ваттметром можно осуществить, создав при помощи двух резисторов, искусственную нейтральную точку. Сопротивление резисторов должно быть равно сопротивлению параллельной цепи ваттметра. Наиболее распространен метод двух ваттметров для измерения активной мощности в симметричных и асимметричных системах. Мощность всей системы определяется как сумма показаний обоих ваттметров. Метод трех ваттметров основан на включении токовых обмоток ваттметра в каждую фазу системы, а параллельные обмотки – между фазой и нейтралью. Здесь метод двух ваттметров не применим, так как в общем случае сумма фазных токов не равна нулю 2 Измерение реактивной мощности. Метод одного ваттметра применяется для симметричных систем. Последовательная цепь ваттметра включается в любую фазу системы ,а параллельная обмотка - к двум другим. Метод двух ваттметров основан на применении активных ваттметров электродинамической и ферродинамической измерительных систем, схема включения предусматривает создание искусственной нейтрали, образованной добавочным резистором Rд и параллельными цепями ваттметров. В отличии от предыдущей схемы, обмотки напряжения ваттметров включены на чужие фазы. Таким образом, алгебраическая сумма измеренных мощностей ваттметрами, определяется как сумма полных мощностей трех фаз: В четырехпроводных цепях возможно применение метода трех приборов, включаемых по тому же правилу, что и для одного прибора. Тогда 1 P1 P2 P3 ; Q 3 где P1,P2,P3 – показания отдельных приборов. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 3. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 6) [1, 5, 6] Ответить на следующие вопросы: 1. Что собой представляет мощность электрических колебаний? 29 2. Что такое активная и реактивная мощности? Чем они отличаются? 3. Объяснить принцип действия электродинамического ваттметра. 4. Какие существуют методы измерения активной и реактивной мощности в трехфазных цепях? Тема 7 Расчет и проектирование измерительных мостов. Принципы работы измерительных мостов. Мосты для измерения сопротивлений. (1 час) План лекции 1 Общие сведения 2 Чувствительность измерительных мостов 3 Погрешность измерительных мостов 4 Мосты постоянного тока 1 Общие сведения Мостовые схемы применяются в измерительных приборах, используя метод сравнения. Мосты применяют для измерения сопротивления, емкости, индуктивности и добротности. Широкое применение мостов обусловлено получению высокой точностью результатов измерения, высокой чувствительностью и возможностью измерения различных величин. В зависимости от вида напряжения питающего мостовую цепь различают мосты постоянного и переменного тока. В процессе измерения мостовая цепь может приводиться к состоянию равновесия. Такие схемы называют уравновешенными. В противном случае их называют не уравновешенными. Существуют также мосты переменного тока, которые уравновешивают только по одной из составляющих. Такие мосты называют полууравновешенными или квазиуравновешенными. Если частота питающего напряжения входит в уравнение равновесия, то такие цепи называют частотно – независимыми. В противном случае частотно – зависимыми. Средство измерения, в основе которого лежит мостовая цепь, называется измерительным мостом. На постоянном токе практическое распространение получили четырехплечный (одинарный) мост и шестиплечный (двойной) мост. Условие равновесия моста заключается в отсутствии тока в диагонали нагрузки, т.е. напряжение Uc=Ud, и записывается следующим образом: I1 Z1 I 3 Z3 I2 Z2 I4 Z4 Если сопротивление трех плеч заранее известно и известно, что мост уравновешен, то из условия равновесия можно определить значение сопротивления в четвертом плече. 30 Если это мост постоянного тока, то сопротивление измеряемого плеча будет равно: R R RX 3 2 R4 Равновесие моста обеспечивается регулировкой сопротивления в третьем плече R3. Отношение R2 и R4 образуют в уравнение равновесия масштабный множитель. С помощью этого плеча выбирается предел измерения. Для мостов переменного тока уравнение равновесия выглядит так: ZX Z3 Z 2 ; Z4 X 3 2 4. Если в мостах переменного тока не учитывается одно из равенств, чаще всего это равенство аргументов чисел (мнимых частей), то такой мост называется полууравновешенным или квазиуравновешенным. Неуравновешенные мосты не содержат регулирующих элементов. О значении измеряемой величины судят по току или напряжению в диагонали нагрузки.. 2 Чувствительность измерительных мостов В общем случае, чувствительность измерительных мостов - это производная выходной величины по входной. dY . S dX Величиной Х может быть любой электрический или физический параметр, изменяющийся во времени, который преобразуется в величину Y при помощи преобразователя, в ток, напряжение или мощность. В соответствии с этим различают чувствительность мостовой схемы по току, напряжению или мощности. Чувствительность измерительного моста зависит от чувствительности мостовой схемы и сравнительного устройства (ИМ). В мостах переменного тока в общем случае чувствительность выражается комплексным числом: S lim Z0 I наг S e j Z где S – модуль чувствительности - угол, определяющий фазу приращения тока в диагонали нагрузки. 3 Погрешность измерительных мостов Погрешность – это отклонение результатов измерения от истинного значения выходной величины. Погрешность в уравновешенных мостах зависит от следующих причин. 31 - несоответствие значений параметров элементов плеч моста их номинальным значениям (погрешность R, C, L). - недостаточная чувствительность моста к измеряемому параметру, не позволяющая точно установить состояние равновесия моста, что затрудняет правильное считывание результата. - не учитывание сопротивления соединительных проводов, изоляции, наличие емкостных связей элементов моста между собой и с внешними предметами, помехи от воздействий внешних электрических и магнитных полей. Погрешность измерения в неуравновешенных мостах обуславливаются выше перечисленными причинами для уравновешенных мостов и добавляются следующие: - погрешности измерительного прибора, включенного в диагональ нагрузки моста; - несоответствие напряжения питания моста номинальному значению; - методической погрешностью, обусловленной нелинейностью функции преобразования моста. В связи с этим неуравновешенные мосты применяются для грубых измерений от 1% и более диапазона измеряемой величины. 4 Мосты постоянного тока Мосты постоянного тока предназначены для измерений сопротивлений электрической цепи постоянному току. Диапазон измерения сопротивления мостами от 10-8 до 1015 Ом. При использовании датчиков преобразования неэлектрических величин в электрические, производят измерение других физических величин, таких как сопротивление, емкость, индуктивность и др. Мосты постоянного тока применяются для контроля параметров резисторов при их массовом изготовлении. Отсчетное устройство в таких мостах градуируют в % от номинала. Такие мосты называют процентными. В зависимости от степени автоматизации процесса уравновешивания различают мосты: - с ручным уравновешиванием; - автоматическим уравновешиванием; - цифровым уравновешиванием. В мостах с ручным уравновешиванием, управление мостом производит оператор с помощью магазинов сопротивления. В автоматических мостах равновесие достигается при помощи электродвигателя, управляющего сопротивлением реохорда. В цифровых мостах уравновешивание достигается при помощи магазина сопротивлений, резисторы которого включаются и выключаются при помощи ключей на транзисторах или микросхемах. Промышленность выпускает мосты классом точности: 0.005; 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1; 2.5. 32 Многопредельные мосты на разные пределы измерений могут иметь разные классы точности. Для измерения сопротивлений в пределах 10108 Ом применяют одинарный мост с двухпроводной схемой включения измеряемого сопротивления. Для увеличения чувствительности, а значит сдвига нижней границы измерения в область низкоомных значений, применяют 4-х проводную схему одинарного моста, Пределы измерения нижней границы – 10-4Ом. Для измерения низкоомных сопротивлений в диапазоне – 10-8 до – 102Ом применяется схема двойного моста. Мосты постоянного тока применяют для измерения сопротивления кабелей, линий связи и установления места их повреждения, для измерения сопротивлений изоляции, исследования асимметрии проводов. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с.: ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил. Контрольные задания для СРС (тема 7) [1, 2, 5, 6, 8] Ответить на следующие вопросы: 1. Что такое измерительный мост? 2. Какие существуют виды мостов? 3. Приведите схемы неуравновешенного и уравновешенного мостов. 4. Какие мосты постоянного тока вы знаете? 5. Сформулируйте отличительные признаки мостов постоянного и переменного тока. 6. Чем обусловлены погрешности измерительных мостов? Тема 8 Мосты для измерения емкостей, индуктивностей, Мосты для измерения частоты. (1 час) План лекции 1 Мосты для измерения емкостей. 33 2 Мосты для измерения индуктивностей. 3 Мосты для измерения частоты. 1 Мосты для измерения емкостей. Для измерения емкости используется три вида мостов: - Мост для измерения методом сравнения с мерой. - Мост Шеринга. - Мост Вина. Мост для измерения емкости методом сравнения с мерой. С1 – образцовая емкость с внутренним сопротивлением R1. Условия равновесия моста. R R C R RX 1 3 ; C X 1 2 ; D C1 R 1 добротность R2 R3 Сопротивления R1 и R2 регулируются до уравновешивания моста. Емкость С1 – обычно образцовый конденсатор высокой точности, который не регулируется. Для измерения емкости с высоким тангенсом угла диэлектрических потерь предпочтительнее использовать схему с параллельным включением. Так как при последовательном включении сопротивление R1 должно быть большим. Равновесие моста, как и в предыдущем случае: 34 R1 R 3 C R ; CX 1 2 R2 R3 1 а тангенс угла диэлектрических потерь D C1 R 1 Метод сравнения с мерой не очень точен при измерении емкостей малым тангенсом угла диэлектрических потерь, в этих случаях лучше использовать метод Шеринга. Мост Шеринга. Широко используется для измерения емкости и для точного определения тангенса угла диэлектрических потерь. RX Условие равновесия моста: C R C R R X 2 3 ; CX 1 2 ; D C2 R 2 ; C1 R3 Здесь С1 – образцовая емкость с малым тангенсом угла диэлектрических потерь, С2 и R3 регулируются для достижения равновесия. Так как фазовый угол С1, R3 равен почти 90о, как и фазовый угол СХ, RX, параллельное соединение R2 и С2 будет создавать небольшую емкость, поэтому С2 может быть малой переменной емкостью. 2 Мосты для измерения индуктивностей. Мосты для измерения индуктивности используют метод сравнения с известной индуктивностью либо с известной емкостью. Для питания этих мостов используется переменный ток, при этом составляющие моста должны быть регулируемыми, чтобы обеспечивать уравновешивание как по модулю, так и по фазе. Мост для измерения индуктивности методом сравнения с мерой. 35 При равновесии моста R1 R 3 L R r ; LX 1 3 R2 R2 R1 – регулируемое сопротивление, которое включает сопротивление катушки L1. При уравновешивании моста можно регулировать R1 и L1 для достижения равновесия RX и LX Если используется мера индуктивности, то уравновешивание моста можно обеспечить регулировкой R1 отношения R3/R2. Такой измеритель индуктивности используется не часто из-за трудности получения стабильности и точных образцовых индуктивностей. Мост Максвела-Вина. Для измерения неизвестной индуктивности используется параллельное соединение сопротивления и емкости. RX Поскольку ток через конденсатор опережает по фазе ток через индуктивность, необходима фазовая компенсация, поэтому емкостные и индуктивные компоненты следует разместить в противоположных плечах моста. Условие равновесия моста: R R R R LX R X 1 3 ; Lx 1 3 ; QX R 2 C добротность. R2 C RX 36 Индуктивность измеряется с помощью емкостей высокого качества, которые значительно и легче в изготовлении, чем образцовые индуктивности. Равновесие достигается регулировкой R2 и С, так как этим обеспечивается независимое уравновешивание RX и LX. Можно также использовать фиксированную емкость С и регулировать R2 и R1, или R3, хотя при этом время уравновешивания возрастает. В большинстве серийных мостов не указывается RX, а вместо этого дается значение добротности QX. 3 Мосты для измерения частоты. Мост Вина. С помощью измерения моста Вина измеряют неизвестную емкость CX и RX, но чаще он применяется для измерения неизвестной частоты. При этом вместо CX включается образцовая емкость. Условия равновесия: CX R 2 R1 ; C1 R 3 R X C1 C X 1 R1 R X отсюда частота: f 1 1/ 2 2 C1 C X R 1 R X В применяемых на практике мостах емкости С1 и СХ фиксированы, R1 и RX – известные переменные сопротивления, которые регулируются общей ручкой, так что R1=RX. Значения R2 выбираются равными 2R3, так что выражение для f принимает вид: 1 f 2 C1 R 1 Следовательно, мост уравновешивается изменением одного лишь сопротивления R1, калибровка осуществляется непосредственно в значениях частоты. 37 Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с.: ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил. Контрольные задания для СРС (тема 8) [1, 2, 5, 6, 8] Ответить на следующие вопросы: 1. Для измерения каких параметров используются мосты переменного тока? 2. Когда используется метод сравнения с мерой? 3. Для измерения чего используется мост Шеринга? 4. Для измерения чего используется мост Вина? 5. Какой мост используется для измерения частоты? Тема 9 Автоматические мосты и компенсаторы. (1 час) План лекции 1 Автоматические мосты 2 Компенсаторы постоянного и переменного токов 3 Автоматические компенсаторы 1 Автоматические мосты Уравновешивание автоматических мостов производится двигателем, перемещающим движок реохорда в одном из плеч моста. Область применения – измерение неэлектрических величин с использованием параметрических датчиков. Чаще всего автоматические мосты применяются для измерения температуры с использованием термоэлектрического преобразователя сопротивления (тип терморезисторов КМТ, ММТ и др.). особенность работы – возможно выносить термопреобразователь на расстояние в несколько десятков метров. В этом случае сопротивление проводов может оказаться соизмеримым с сопротивлением термопреобразователя, и изменения сопротивлений проводов под действием температуры вызывает значительную погрешность. 38 Для уменьшения влияния проводов применяют трехпроводную схему включения термопреобразователя. Автоматические мосты переменного тока для измерения и регистрации комплексного сопротивления должны иметь два двигателя, которые обеспечивают условия равновесия по модулю и по фазе. Данные мосты значительно сложнее и по точности уступают мостам постоянного тока. 2 Компенсаторы постоянного и переменного токов Компенсаторы постоянного тока Компенсаторы постоянного тока применяются для измерения ЭДС и напряжений, а также неэлектрических величин (температуры, давления и др.), а также могут применяться для измерения тока. Отсчетное устройство магазина сопротивления R градуируется в долях вольта, что позволяет после проведения процесса компенсации непосредственно отсчитать значение измеряемого напряжения UХ. Данные компенсаторы обладают высокой точностью из-за применения образцовых мер ЭДС, сопротивления и чувствительного нуль индикатора. Кроме того, в режиме компенсации нет потребления тока от источника измеряемого напряжения. Компенсаторы постоянного тока делятся на два типа : - большого сопротивления, у которых сопротивление рабочей цепи достигает 10 кОм на 1 В напряжения питания; - малого сопротивления, у которых рабочий ток не превышает 1-25 мА и применяются для измерений ЭДС термопар. Компенсаторы постоянного тока выпускаются следующих классов точности: 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5. Компенсаторы переменного тока В компенсаторах переменного тока для осуществления компенсации переменного измеряемого напряжения UХ компенсирующим напряжением UК, необходимо, чтобы форма кривых напряжений и частоты их изменения были одинаковы, а в момент компенсации амплитуды этих напряжений должны быть равны, а фазы – противоположны. Поэтому в процессе компенсации осуществляется изменение амплитуды и фазы компенсирующего напряжения. Точность измерения компенсационным методом на переменном токе ниже, чем на постоянном, что объясняется отсутствием меры переменного напряжения, соизмеримой по точности с нормальным элементом. Класс точности приборов достигает 0,2. Наиболее простой компенсатор – это мостовая схема измерения. В зависимости от того, как производится уравновешивание по модулю, фазе известной и измеряемой ЭДС и в каких координатах получают отсчет Ех, компенсаторы переменного тока делят на полярно-координатные и прямоугольно-координатные 39 3 Автоматические компенсаторы Автоматические компенсаторы бывают постоянного и переменного тока с полным и не полным уравновешиванием. На рисунке 1 представлена схема автоматического компенсатора постоянного тока с полным уравновешиванием. Измеряемая ЭДС Ех, уравновешивается напряжением Ucd на диагонали моста образованного резисторами R1+R; R2+R; R3 и R4. Если измеряемая ЭДС и компенсирующее напряжение не равны (Ех Ucd), то их разность подается на усилитель У, которая усиливается и поступает на реверсивный двигатель М, ротор которого связан с подвижным контактом переменного резистора R и указателем отсчетного устройства. Направление вращения ротора зависит от знака разности U E x U cd . Рисунок 1 - Автоматический компенсатор постоянного тока с полным уравновешиванием. Вспомогательное напряжение UВ должно быть стабилизировано. Основная приведенная погрешность находится в пределах (0,25 – 1,0)%. Для автоматического регулирования и управления производственными процессами предусматриваются контакты и регулирующие устройства, которые приводятся в действие ротором двигателя. Автоматический компенсатор постоянного тока с неполным уравновешиванием представляет собой усилитель постоянного тока (УТП), охваченный отрицательной обратной связью. В автоматических компенсаторах переменного тока в процессе компенсации необходимо осуществлять изменение амплитуды и фазы компенсирующего напряжения. Для компенсации амплитуды и фазы компенсирующего напряжения применяют схему автоматического полярно-координатного компенсатора. Другой разновидностью автоматических компенсаторов на переменном токе являются приборы с дифференциально-трансформаторными датчиками. Они применяются для регистрации изменения давления, уровня жидкости, расхода жидкости и т.д. На основе этого принципа выпускаются автоматические самопишущие приборы типов КСД-1, КСД-2, КСД-3. 40 Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с.: ил. 2. Метрология, стандартизация и технические средства измерений : учебник для студентов вузов / Д. Ф. Тартаковский, А. С. Ястребов; - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 2008. - 210 с. 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил. Контрольные задания для СРС (тема 9) [1, 2, 5, 6, 8] Ответить на следующие вопросы: 1. Что такое автоматический мост и как он устроен? 2. Какие автоматические мосты вы знаете? 3. Что такое компенсаторы, какие типы компенсаторов вы знаете? Принцип действия компенсаторов. 4. Каков принцип работы компенсатора постоянного тока? 5. Какие существуют виды компенсаторов переменного тока и в чем их отличие? Тема 10 Аналоговые регистрирующие приборы. (1 час) План лекции 1. Общие сведения 2. Приборы прямого преобразования 3 Самопишущие приборы уравновешенного преобразования 4 Светолучевые осциллографы и магнитографы 1. Общие сведения Измерительными регистрирующими приборами принято называть измерительные приборы, осуществляющие автоматическую регистрацию измерительной информации, поступающей на их вход. Они позволяют изучать изменения входной величины времени. Аналоговые регистрирующие приборы подразделяются на самопишущие приборы, светолучевые осциллографы и магнитографы. Самопишущими приборами называются регистрирующие приборы, в которых запись показаний производится в форме диаграмм. В зависимости 41 от структурной схемы самопишущие измерительные приборы делятся на две группы: приборы прямого преобразования (с разомкнутой схемой) и приборы уравновешенного преобразования (с замкнутой схемой), в которых используются автоматические мосты и компенсаторы. 2. Приборы прямого преобразования Самопишущие приборы прямого преобразования используют измерительные механизмы магнитоэлектрической системы. Регистрирующий орган механически связан с подвижной частью измерительного механизма и перемещается вместе с ней за счет электрического входного сигнала. Регистрирующий орган – это перо специальной конструкции, чернилами фиксируют изменение измеряемой величины в функции времени на движущейся диаграммной бумаге. Диаграммная бумага выпускается в форме ленты или диска. Дисковые диаграммы вращаются вместе с металлическим диском, который приводится в движение синхронным электродвигателем. Скорость диска – один оборот в сутки. Точность приборов этой группы не высока (класс 1,5 и более) из-за наличия погрешности от трения в опорах подвижной части измерительного механизма и пера об бумагу, погрешности от деформации пружин и растяжек, и др. Поэтому они применяются на объектах, где требования к точности измерения и регистрации невелики. Для регистрации нескольких измеряемых величин разработаны многоканальные самопишущие приборы. Измерительный механизм самопишущего прибора может быть магнитоэлектрическим, ферродинамическим и электромагнитным. Самопишущие приборы с магнитоэлектрическим механизмом применяются в вольтметрах и амперметрах для работы в цепях постоянного тока (Н392, Н399). Самопишущие приборы с ферродинамическим измерительным механизмом применяют в качестве амперметров и вольтметров переменного тока (Н393, Н394), а также ваттметров (Н395, Н396). Для увеличения быстродействия применяют ИМ с относительно большой частотой собственных колебаний. К ним относятся магнитоэлектрический ИМ с внешним магнитом (f0=40 Гц), и электромагнитный поляризованный ИМ (f0=60 Гц). Самопишущие приборы с электромагнитным поляризованным измерительным механизмом используются в приборах типа Н338, Н3020. Данные самопишущие приборы имеют, по сравнению с магнитоэлектрическим ИМ с внешним магнитом, большую массу, малые габариты и невысокую стоимость. 3 Самопишущие приборы уравновешенного преобразования 42 Самопишущие приборы уравновешенного преобразования применяются для измерения и регистрации неэлектрических величин, по этому принципу строятся двух координатные точные одно- и многоперьевые самопишущие приборы. Выходная величина данного устройства это угол поворота вала двигателя ДВ и редуктора Р. Вращение выходного вала редуктора преобразуется в линейное перемещение каретки специальной механической передачей МП. Измеряемая величина Х сравнивается с компенсирующей величиной ХОС, которая вырабатывает УУ. Разность между Х и ХОС усиливается усилителем и подается на исполнительный двигатель, перемещающий УУ, который изменяет ХОС до тех пор пока Х = Х – ХОС не станет равным 0. По динамическим характеристикам приборы уравновешивания делятся на приборы со статической характеристикой (без интегрирующего звена), и с астатической (с интегрирующим звеном). В статических уравновешивающих приборах при постоянном входном воздействии Х разность Х стремится к конечному значению, зависящему от значения измеряемой величины. В астатических приборах при постоянном входном воздействии Х, разность Х стремится к 0 вне зависимости от размера воздействия. Статические приборы имеют классы точности 0,1; 0,15; 0,25; 0,5; 1,0; 1,5. К ним относятся фотогальванометрические компенсаторы, фотогальванометрические компараторы, автоматические мосты, компенсаторы переменного тока. Приборы уравновешивающего преобразования с астатической характеристикой имеют класс точности 0,25 и 0,5. К ним относятся приборы КСП (потенциометры для измерения напряжения постоянного тока и температуры), КСМ (уравновешенные мосты для измерения температуры) и КСУ (вольтметры и миллиамперметры). Приборы уравновешивания с астатической характеристикой делятся на две группы: - автоматические компенсаторы для измерения напряжения и тока; - автоматические компенсаторы для измерения активных и комплексных сопротивлений. 4 Светолучевые осциллографы и магнитографы Светолучевые осциллографы – предназначены для измерения и регистрации величин, меняющихся с частотой от 0 до 25 кГц. В этих приборах регистрация производится обычным световым или ультрафиолетовым лучом на специальном фоточувствительном носителе, не имеющей диаграммной сетки. В качестве носителя используется фотопленка и два вида фото бумаги (обычная и ультрафиолетовая). При колебании подвижной части гальванометра световое пятно совершает на фотоносителе поперечные колебания, который вращается с 43 определенной скоростью. На носитель наносятся временные метки при помощи устройства, которое может быть электромеханическим или электронным. Часть луча через зеркальную призму падает на зеркальный барабан, вращающийся с постоянной скоростью и, отражаясь от призмы, попадает на матовый экран. При вращении барабана изменяется угол падения на каждую грань барабана, и световое пятно перемещается вдоль экрана, осуществляя временную развертку исследуемого сигнала. Для анализа информации необходимо знать градуировочную характеристику и масштаб времени. Градуировочная характеристика представляет собой зависимость между значениями величин на входе и выходе осциллографа, представленную в виде таблицы, графика или формулы. Диапазон частот регистрации входных сигналов определяется скоростью протягивания фотоленты. Так, при скорости 10 м/с, полагая, что один период записываемый кривой будет занимать длину не менее 1 мм, возможна запись до частоты 10 кГц. Магнитографы – это приборы, использующие в качестве носителя магнитную ленту и предназначенную для работы с ЭВМ. Достоинства этого метода измерения: - нет необходимости в дополнительной обработки ленты; - возможность многократного воспроизведения; - изменение временного масштаба времени. Недостатки: - отсутствие видимой регистрации. При записи информации на магнитный носитель используют три вида записи: прямой, модуляционный и цифровой. Пример магнитограф Н046 предназначен для записи на ленте шириной 12,7 мм, количество сигналов 7, скорость ленты от 9,73 до 76,3 см/с с четырьмя ступенями изменения скорости. Диапазон измеряемых частот от 0-16 кГц – при использовании частотной модуляции, и 0,3-64 кГц при прямой записи. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие/ Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с.: ил. 2. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 3. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. 44 4. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил. 5. Гуржий А.Н. Электрические и радиотехнические измерения: учебное пособие / А.Н. Гуржий, Н.И. Поворознюк. – М. : Академия, 2004. – 272 с. 6. Электрические измерения : учебник / В. А. Панфилов. - 3-е изд., испр. М. : Изд. центр "Академия", 2006. - 285 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 8) [1, 5, 6, 8, 9, 12] Ответить на следующие вопросы: 1. Что такое аналоговые регистрирующие приборы? 2. Принцип действия приборов прямого и уравновешивающего преобразования. 3. Принцип действия, параметры и основные режимы работы запоминающего осциллографа. 4. Поясните принцип действия запоминающей ЭЛТ. 5. Что такое магнитограф? Их принцип действия, достоинства и недостатки. 6. Для чего применяются аналоговые регистрирующие приборы? Тема 11 Электронные узлы измерительных каналов и автономных приборов. (1 час) План лекции 1. Функции, выполняемые электронными узлами 2. Элементная база 1. Функции, выполняемые электронными узлами Функции, выполняемые аналоговыми электронными узлами, весьма многообразны. Сюда относятся генерирование, усиление, формирование, модуляция, демодуляция сигналов различной формы и др. Соответственно многообразна и номенклатура аналоговых ИС генераторы, усилители, стабилизаторы, модуляторы, фильтры, переключатели, компараторы и т. д. В зависимости от планируемых областей использования аналоговые ИС могут быть узкоспециального или широкого применения. В частности, к схемам, широко применяемым в различной измерительной аппаратуре, можно отнести переключатели, компараторы, усилители электрических сигналов 2. Элементная база Применяемые в АИП электронные узлы могут строиться с использованием различной элементной базы, наиболее широко применяются: линейные интегральные схемы. (НЧ. СЧ), а также операционные усилители. В некоторых разработках используются вакуумные электронные элементы, чаще всего для построения входных каскадов усилителей, обладающих 45 малой входной емкостью и малым уровнем шумов. В основном выбор элементной базы определяется эксплуатационными и технологическими требованиями к проектируемому прибору. Рекомендуемая литература 1. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 2. Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие высших учебных заведений / Л. Г. Муханин. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. 281 с. : ил. 3. Основы проектирования приборов и систем: учебник для студентов вузов / А. Г. Щепетов. - М. : Академия, 2011. - 367 с. 4. Схемотехника измерительных устройств : учебное пособие студентам, специализирующихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" / В. Б. Топильский. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 231 с. 5. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник / Г. Г. Раннев [и др.] ; под ред. Г. Г. Раннева. - М. : ACADEMIA, 2006. - 511 с. : ил. 6. Корис, Ральф Справочник инженера-схемотехника : справочник: пер. с нем. / Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. - М. : Техносфера, 2006. - 607 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 11) [1, 3, 7, 10, 13, 14] Ответить на следующие вопросы: 1. Какие функции в измерительных устройствах выполняют электронные узлы? 2. Какая элементная база используется для построения электронных приборов? Тема 12 Преобразователи сигналов (1 час) План лекции 1 Масштабные преобразователи 2 Преобразователи импеданса (ПИ). 3 Функциональные преобразователи (ФП). 1 Масштабные преобразователи В структуру устройства преобразования аналогового прибора входят один или несколько преобразовательных элементов, выполняющих различные функции и в совокупности, реализующие функцию преобразовательного устройства. Используемые в структурах электронных измерительных приборов преобразовательные элементы могут быть разделены на две группы. К первой относятся преобразователи физических величин и преобразователи информативных параметров сигналов. Ко второй группе относятся преобразовательные элементы, обеспечивающие линейное усиление и 46 ослабление сигналов — масштабные преобразователи; обеспечивающие нелинейное преобразование сигналов — функциональные преобразователи; преобразовательные элементы, выполняющие функции согласования узлов прибора между собой и с объектом измерения—преобразователи импеданса (измерительные усилители мощности); элементы, обеспечивающие перенос сигнала в другую область частот - преобразователи спектра. Преобразовательные элементы второй группы являются общими узлами электронных приборов различного назначения. Измерительный преобразователь, предназначенный для изменения значения в заданное число раз, называют масштабным измерительным преобразователем (МП). Различают активные МП—электронные измерительные усилители и пассивные МП—делители напряжения, шунты и добавочные сопротивления, а также измерительные трансформаторы тока и напряжения. Пассивные масштабные преобразователи. В аналоговых электронных приборах (АЭП) делители напряжения используются вместе с переключателями для изменения пределов измерения, а также в качестве цепей пассивной обратной связи. В первом случае делитель обеспечивает реализацию нескольких коэффициентов деления, а во втором, как правило, одного. В основном в АЭП применяются делители напряжения на резисторах и только для работы в диапазонах частот выше 10 МГц применяются емкостные внешние делители. Активные масштабные преобразователи. В качестве таких могут использоваться измерительные электронные усилители, являющиеся одним из узлов АИП. ИУ служат для: а) измерения масштаба измеряемой величины; б) для согласования входа прибора с объектом измерения; 3) для согласования отдельных узлов приборов между собой. 2 Преобразователи импеданса (ПИ). ПИ предназначены для согласования импедансов (полных входных сопротивлений) электрических схем. Различают 2 вида ПИ: 1) преобразователи входного импеданса, которые осуществляют согласование электрической схемы с источниками сигнала; 2) преобразователи выходного импеданса, которые согласуют выходное сопротивление электрической схемы с энергетическими свойствами отсчетных устройств. К первым обычно предъявляются требования достижения максимальной мощности в нагрузке при обеспечении допустимого значения погрешности. Ко вторым основное требование: обеспечение при наименьшей погрешности минимального влияния прибора на объект измерения. Чаще всего ПИ реализуются как электронные усилители мощности с коэффициентом преобразования, близким к 1, следовательно, они являются по способу реализации разновидностью масштабных преобразователей. В 47 качестве ПИ используются катодные, эмиттерные, истоковые повторители и усилители в интегральном исполнении с единичной ОС. 3 Функциональные преобразователи (ФП). ФП это элементы электронных измерительных структур, служащие для преобразования сигнала измерительной информации в соответствии с заданной нелинейной зависимостью. В АИП используются аппаратное моделирование одной переменной ограниченного класса функций (степенных, показательных, логарифмических, тригонометрических). Наиболее часто встречаются x2; x3; ; 3 ; 1/x. lg; Реализация ФП осуществляется одним из 2-х способов: 1) Использованием элементов с естественной нелинейностью ВАХ или иной характеристики в сочетании с линейной цепью, которая нужным образом корректирует характеристику нелинейного элемента. Естественная нелинейность характерна для ВАХ диодов, электронных ламп. Эти нелинейные характеристики либо не поддаются точному математическому описанию, либо описание их выражения сложны и редко полностью совпадают с аналитическим выражением требуемой функции. Такое несовпадение вызывает появление погрешности преобразования, которая оценивается разностью между значениями реальной и номинальной функциями преобразователя, при одинаковых значениях аргумента. 2) Построением цепи, обеспечивающей ступенчатое изменение постоянных коэффициентов её функции преобразования в зависимости от входной величины. Этот способ позволяет реализовать кусочно-ступенчатую, кусочно-линейную и в общем случае кусочно-нелинейную аппроксимацию монотонных функций. Наибольшее применение в приборах находит кусочнолинейная аппроксимация, при которой нелинейные элементы используются только в ключевом режиме, осуществляя коммутацию линейных цепей. Рекомендуемая литература 1. Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие высших учебных заведений / Л. Г. Муханин. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. 281 с. : ил. 2. Основы проектирования приборов и систем: учебник для студентов вузов / А. Г. Щепетов. - М. : Академия, 2011. - 367 с. 3. Схемотехника измерительных устройств : учебное пособие студентам, специализирующихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" / В. Б. Топильский. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 231 с. 4. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник / Г. Г. Раннев [и др.] ; под ред. Г. Г. Раннева. - М. : ACADEMIA, 2006. - 511 с. : ил. 5. Корис, Ральф Справочник инженера-схемотехника : справочник: пер. с нем. / Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. - М. : Техносфера, 2006. - 607 с. : ил. 48 Контрольные задания для СРС (тема 12) [ 3, 7, 10, 13, 14] Ответить на следующие вопросы: 1. Какие функции выполняют в измерительных устройствах преобразователи? 2. На какие две группы можно разделить преобразователи? 3. Какие функции выполняют масштабные преобразователи, и какие они бывают? 4. Что такое преобразователи импеданса? 5. Что такое функциональный преобразователь? 6. Какие задачи выполняют в измерительных устройствах функциональные преобразователи? Тема 13 Усилители. (1 час) План лекции 1. Классификация 2. Усилители постоянного тока 3. Усилители переменного тока 1. Классификация Устройство усилителя и прием его проектирования в значительной степени зависит от диапазона частот усиливаемого сигнала. По этому признаку различают усилители переменного тока, полоса пропускания которых ограничена снизу значением частоты fmin ≠ 0 и усилителя постоянного тока, полоса пропускания которых не ограничивается снизу. Усилители переменного тока делятся на: НЧ - от десятков Гц до10 кГц; СЧ от десятков до сотен кГц; ВЧ - от 100 кГц и выше. В зависимости от ширины полосы пропускания различают: Избирательные усилители, у которых отношение верхней граничной частоты полосы пропускания к нижней близко к 1. Широкополосные усилители - с отношением 1. Частным случаем широкополосного усилителя, является импульсные усилители, усиливающие импульсные сигналы с возможно меньшим искажениями формы усиливаемого сигнала. 2. Усилители постоянного тока Усилители постоянного тока (УПТ) применяются в электронных вольтметрах, осциллографах и т.д. По принципу действия УПТ делят на две группы. Усилители с преобразованием спектра сигнала и усилители без преобразования спектра сигнала. Усилители с преобразованием спектра, т.е. МДМ усилители, имеют существенно меньшее значение дрейфа нуля, главный их недостаток ограниченная полоса пропускания сверху. Усилители без преобразования спектра сигнала строятся по схеме с непосредственной связью между каскадами. Отсутствие реактивных элементов в цепи связи позволяет усилить сигналы постоянного тока, а верхняя граничная частота 49 определяется паразитными реактивными элементами. Для создания высокочувствительных измерительных устройств широко применяют гальванометрические усилители с фотометрическими и термометрическими преобразователями. 3. Усилители переменного тока. (УПРТ). Широкополосные усилители строятся либо по схеме усилителей с непосредственной связью, либо с резистивно-емкостными связями. В первом случае полоса пропускания (ПП) ограничена только сверху, во втором случае полоса пропускания имеет ограничении как сверху, так и снизу. Ограничение полосы пропускания сверху у обоих усилителей объясняется наличием паразитных реактивностей элементов и монтажа, неравномерность частотной характеристики усилителя переменного тока в области НЧ связано с параметрами разделяющих элементов. Широкополосные усилители являются частью большинства электронных приборов. Импульсные усилители (ИУ). Это широкополосные усилители, полоса пропускания которых выбирают так, чтобы искажение формы усиливаемого импульса было наименьшим. Форма импульса определяется его спектром. Чем круче фронт импульса, тем шире его спектр в области ВЧ, чем длительнее пологие участки импульса, тем больше НЧ составляющих в его спектре. Вид частотной характеристики усилителя в области ВЧ определяется требованиями к неискаженной передаче фронта импульса, а в области НЧ требованиями к неискаженной передаче участков медленного изменения сигналов. Избирательные усилители (ИЗУ). Усилители, полоса пропускания которых сужена с целью отделить сигнал в нужной полосе частот от сигналов помех, шумов других частот. Избирательные свойства таких усилителей добиваются использованием в усилительном тракте или в цепи ОС частотно-зависимых RC или LC цепи. LC-цепи применяют для работы на СЧ и ВЧ, RC – на НЧ. Избирательные усилители с одним или несколькими резонансными контурами, настроенными на одну частоту называются резонми. Эти усилители широко применяются в анализаторах спектра, в измерителях нелинейных искажений и др. Усилители использующие контур с расстройкой по частоте называются узкополосными. Их полоса пропускания шире, чем у резонансных. Рекомендуемая литература 1. Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие высших учебных заведений / Л. Г. Муханин. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. 281 с. : ил. 2. Основы проектирования приборов и систем: учебник для студентов вузов / А. Г. Щепетов. - М. : Академия, 2011. - 367 с. 50 3. Схемотехника измерительных устройств : учебное пособие студентам, специализирующихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" / В. Б. Топильский. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 231 с. 4. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник / Г. Г. Раннев [и др.] ; под ред. Г. Г. Раннева. - М. : ACADEMIA, 2006. - 511 с. : ил. 5. Корис, Ральф Справочник инженера-схемотехника : справочник: пер. с нем. / Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. - М. : Техносфера, 2006. - 607 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 13) [ 3, 7, 10, 13, 14] Ответить на следующие вопросы: 1. Какие функции в измерительных устройствах выполняют усилители? 2. Какие типы усилителей используются в измерительных устройствах? 3. Что такое усилители с МДМ и для чего они используются? 4. Какие требования предъявляются к измерительным усилителям? 5. Что такое дифференциальный усилитель? 6. Что такое широкополосный усилитель? Импульсный усилитель? Избирательный усилитель? Тема 14 Коммутаторы. (1 час) План лекции 1. Аналоговые ключи и коммутаторы 2. Основные параметры ключей и коммутаторов 1. Аналоговые ключи и коммутаторы В зависимости от назначения ключевые схемы подразделяются на цифровые и аналоговые. Основная область применения цифровых ключей - дискретная автоматика, вычислительная техника, преобразовательная техника. Аналоговые ключевые схемы (ключи) предназначены для подключения или отключения аналоговых сигналов к входам электронных усилительных или преобразующих устройств автоматики. Аналоговыми ключами называют элементы, которые в открытом (замкнутом) состоянии передают сигнал с минимальными искажениями, а в закрытом (разомкнутом) состоянии отключают цепи источников сигнала от цепей потребления. Аналоговые ключи передают сигналы, информация в которых представлена в виде амплитуды электрического напряжения или тока. Поэтому для них определяющей является характеристика открытого и закрытого состояния – остаточное напряжение (напряжение смещения) на замкнутом ключе U ост при номинальном токе через него, которое определяет погрешность, вносимую аналоговым ключом в передачу постоянной составляющей сигнала. Аналоговые ключи преимущественно находят применение в системах контроля, измерения и управления; для построения аналого-цифровых и 51 цифро-аналоговых преобразователей, в измерительной построения многоканальных коммутаторов. технике, для 2. Основные параметры ключей и коммутаторов Остаточное напряжение (напряжение смещения)- напряжение на ключе, находящемся в замкнутом состоянии при нулевом токе через него (важно для ключей напряжения, для ключей тока может иметь относительно большое значение). Сопротивление замкнутого ключа Rпр=dU/d при заданном значении тока через ключ. (U- напряжение на ключе). Ток утечки из цепи управления в сигнальную цепь в замкнутом состоянии ключа – особое значение этот параметр имеет для ключей тока. Равен разности токов через входной и выходной выводы ключа. Диапазон входных сигналов – это диапазон напряжений или токов, которые способен переключать данный ключ. Ограничивается схемой управления, пробивными напряжениями ключа и допустимой погрешностью передачи входных сигналов. Времена включения и выключения – определяют при заданном полном сопротивлении нагрузки (10 кОм с параллельно включенной ёмкостью 15-20 пФ) как задержку между моментом приложения управляющего импульса и концом фронта переключения напряжения (или тока) на нагрузке (по уровню 0,9 или 0,1). По принципу действия аналоговые ключи (или коммутаторы) существуют трёх видов: Последовательные, параллельные, последовательно-параллельные. Рекомендуемая литература 1. Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие высших учебных заведений / Л. Г. Муханин. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. 281 с. : ил. 2. Схемотехника измерительных устройств : учебное пособие студентам, специализирующихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" / В. Б. Топильский. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 231 с. 3. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник / Г. Г. Раннев [и др.] ; под ред. Г. Г. Раннева. - М. : ACADEMIA, 2006. - 511 с. : ил. 4. Корис, Ральф Справочник инженера-схемотехника : справочник: пер. с нем. / Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. - М. : Техносфера, 2006. - 607 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 12) [ 3, 10, 13, 14] Ответить на следующие вопросы: 1. Функции, выполняемые в измерительных устройствах аналоговыми ключами и коммутаторами? 2. Какие типы коммутаторов вы знаете? 3. Каковы характеристики ключей и коммутаторов? 52 4. Требования, устройств? предъявляемые к коммутаторам измерительных Тема 15 Проектирование специализированных аналоговых устройств на современной элементной базе. (1 час) План лекции 1. Специализированные аналоговые устройства. 2. Современные методы реализации электронных устройств. 1. Специализированные аналоговые устройства. Процесс измерения современными измерительными устройствами состоит в целенаправленном преобразовании измеряемой величины в форму, наиболее удобную для конкретного использования (восприятия) человеком или машиной. Специализированные устройства предназначены для применения в какихто конкретных условиях, которые требуют специфических подходов. Измерительные устройства, в этом случае, проектируются: во-первых, для измерения конкретной физической величины, во-вторых, с учетом требований к использованию выходного сигнала в данном конкретном случае, в третьих, с учетом конкретных внешних воздействий. Например, устройство для измерения расстояния, которое предназначено для использования под водой. Специализированным устройство может стать в силу конструктивных требований, вызванных условиями применения. Например, устройство для контроля тока в кабеле, проложенном в плохо доступном месте. 2. Современные методы реализации электронных устройств. В настоящее время, в связи с развитием технологий производства электронных компонентов, появилась возможность реализации многих принципов измерения тех, или иных физических величин, которые раньше невозможно было реализовать с необходимой точностью. С одной стороны это связано с развитием микропроцессорной техники. Появилась возможность с малыми затратами производить различную обработку сигналов используя известные зависимости. Это задачи цифровой техники. В связи с этим задачей аналоговой техники остается первичное преобразование измеряемой физической величины с заданной точностью в электрический сигнал. Современный уровень развития микроэлектроники позволяет, используя известные схемные решения, реализовать их на новом уровне. В частности миниатюризация позволяет значительно снизить помехи при различных преобразованиях электрических сигналов. Так например построение различных фильтров, генераторов, преобразователей на основе поверхностных магнитных волн (ПАВ) позволяет получить устройства 53 имеющие заданные характеристики, в том числе минимальные погрешности и малые размеры. Другим направлением развития микроэлектроники является создание чувствительных элементов и первичных преобразователей на основе специализированных интегральных микросхем, позволяющих совместить несколько функций в одном изделии, имеющем, как правило, единую конструкцию. Что дает выигрыш не только в реализуемой чувствительности первичных преобразователей, но и приводит к значительному уменьшению габаритов электронной аппаратуры, повышению надежности и снижению ее стоимости. Например, в результате синтеза микроэлектроники и интегральных магниточувствительных элементов (преобразователей магнитного поля) возникло новое научно-техническое направление — микромагнитоэлектроника. Развитие микромагнитоэлектроники позволяет разрабатывать и производить, современные магнитоэлектронные устройства и приборы. Другим перспективным направлением развития микроэлектроники является современная фотоэлектроника. Рекомендуемая литература 1. Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие высших учебных заведений / Л. Г. Муханин. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. 281 с. : ил. 2. Основы проектирования приборов и систем: учебник для студентов вузов / А. Г. Щепетов. - М. : Академия, 2011. - 367 с. 3. Схемотехника измерительных устройств : учебное пособие студентам, специализирующихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" / В. Б. Топильский. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 231 с. 4. Информационно-измерительная техника и электроника : учебник / Г. Г. Раннев [и др.] ; под ред. Г. Г. Раннева. - М. : ACADEMIA, 2006. - 511 с. : ил. 5. Корис, Ральф Справочник инженера-схемотехника : справочник: пер. с нем. / Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. - М. : Техносфера, 2006. - 607 с. : ил. 6. Электронные измерения в нанотехнологиях и микроэлектронике : монография / А. А. Афонский, В. П. Дьяконов ; под ред. В. П. Дьяконова. М. : ДМК Пресс, 2011. - 687 с. : ил. Контрольные задания для СРС (тема 12) [ 3, 7, 10, 13, 14, 15] Ответить на следующие вопросы: 1. Направления развития современных аналоговых измерительных устройств? 2. Что такое специализированные измерительные устройства? 3. Что такое магнитоэлектроника? Как используются ее элементы? 4. Что такое фотоэлектроника? 54 4 Методические указания (семинарских) занятий для выполнения практических Практические (семинарские) занятия программой не предусмотрены. 55 5 Методические указания для выполнения лабораторных работ Лабораторная работа №1. (6 часов) Тема: Изучение конструкции и принципа работы измерительных механизмов Цель работы - ознакомление механизмов различных систем. с конструкциями измерительных Порядок выполнения работы. 1 Используя методические указания к лабораторной работе, рекомендуемую литературу, а также стенды лабораторных работ №2 и №3 изучить конструкции счетчика ампер-часов, счетчиков активной и реактивной энергии, ваттметров, вольтметров и амперметров. 2 Составить отчет по работе, который должен содержать: описание конструкций приборов; характеристики приборов; область применения приборов; основные достоинства и недостатки приборов; типы применяемых измерительных механизмов. 3 Ответить на контрольные вопросы Контрольные вопросы: 1. Что называют измерительным прибором? 2. Основные части магнитоэлектрического измерительного механизма (ИМ). 3. Сколько спиральных пружин у магнитоэлектрических ИМ? 4. Назначение подвижной части ИМ. 5. Достоинства и недостатки магнитоэлектрических ИМ. 6. Основные части электромагнитных ИМ. 7. Достоинства и недостатки электромагнитных ИМ. 8. Основные части электродинамических ИМ. 9. Достоинства и недостатки электродинамических ИМ. 10. Основные части ферродинамических ИМ. 11. Достоинства и недостатки ферродинамических ИМ. 12. Основные части электростатических ИМ. 13. Достоинства и недостатки электростатических ИМ. 14. Основные части индукционных ИМ. 15. Достоинства и недостатки индукционных ИМ. 16. Область применения магнитоэлектрических ИМ. 17. Область применения электромагнитных ИМ. 18. Область применения электродинамических ферродинамических ИМ. 19. Область применения электростатических и индукционных ИМ. 20. Логометры. Конструкция, область применения. 56 Рекомендуемая литература 1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Аналоговые измерительные устройства" : для студентов специальности 5В071600 - Приборостроение (3 курс, 5 семестр). / М. Н. Белик [и др.];. Караганда : КарГУ, 2012. - 57 с. 2. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 3. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для студентов вузов, / Г.М. Иванова, Н.Д. Кузнецов, В.С. Чистяков; М-во образования и науки РФ. - 3-е изд., стер. - М. : МЭИ, 2007. - 458 с.: ил. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. Контрольные задания для СРС [1, 4, 5, 6, 17] 1. Принцип действия измерительных механизмов. 2. Область применения измерительных механизмов в современной измерительной технике. 3. Достоинства измерительных механизмов в сравнении с электронными приборами. Лабораторная работа №2. (6 часов) Тема: Изучение конструкции и принципа работы комбинированных приборов. Цель работы – изучение комбинированных приборов. конструкции и принципа работы Порядок выполнения работы: 1 Используя методические указания изучить конструкцию и принцип действия комбинированных измерительных приборов. 2 Измерить прибором постоянное напряжение на разных пределах. 3 Вычислить абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерения для каждого предела, используя в качестве образцового прибора цифровой мультиметр. Сравнить погрешности для каждого предела измерений. 4 Произвести измерения и вычисления погрешностей для переменного напряжения и сопротивления. 5 Оформить отчет, который должен содержать: - описание видов погрешностей; - описание процесса поверки приборов; 57 - описание принципа действия, устройства и комбинированных приборов; - результаты измерения комбинированными приборами; конструкции Контрольные вопросы 1. Какие виды погрешностей связаны с понятием “точность измерений”? 2. При каких измерениях применяют комбинированные приборы? 3. Устройство магнитоэлектрического механизма с внутрирамочным магнитом. 4. Устройство магнитоэлектрического измерителя на растяжках. 5. Какими пятью параметрами характеризуются переменный ток и напряжение переменного тока в схемах выпрямителей? 6. Что собой представляет двухполупериодный выпрямитель? 7. Для чего предназначены последовательные и параллельные магнитоэлектрические омметры? 8. Для чего предназначены последовательные и параллельные микрофарадометры? 9. Особенности измерения постоянного напряжения. 10. Особенности измерения постоянного тока. 11. Особенности измерения переменного тока и напряжения. 12. Особенности измерения сопротивления. 13. Особенности измерения емкости. Рекомендуемая литература 1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Аналоговые измерительные устройства" : для студентов специальности 5В071600 - Приборостроение (3 курс, 5 семестр). / М. Н. Белик [и др.];. Караганда : КарГУ, 2012. - 57 с. 2. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 3. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 4. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. Контрольные задания для СРС [1, 5, 6, 17] 1. Принципы построения комбинированных приборов. 2. Пояснить работу прибора Ц4352 по электрической принципиальной схеме. 58 Лабораторная работа №3. (6 часов) Тема: Измерение активной и реактивной мощности в трехфазных цепях переменного тока. Цель работы - Измерение активной и реактивной мощности и исследование значений cos в различных цепях переменного тока. Порядок выполнения работы: 1. Для измерений необходимо использовать схему стенда для измерения мощности в трехфазных сетях (рисунок 1). Для этого включить автомат S1, перевести тумблер S3 в положение НОРМ, переключатель S5 перевести в положение АКТИВНАЯ. Включить поочередно комбинации нагрузок переключателями S6…S17 и произвести измерения. Результаты измерений записать в таблицу 1, последние графы которой вычислить согласно указанным на них заголовкам. Значения L и C определять в тех случаях, где возможно принять один из параметров сопротивления равным 0. Таблица 1 Измерения Вычисления IЭ UЭ P=W1+W2 S=3IЭUЭ A B Вт Вт Q S2 P 2 ВАр COS P S Z R Ом Ом L C мГн мкФ 1 2 8 2. Оформление отчета по лабораторной работе, который должен содержать: - название, цель и задание к лабораторной работе. - таблицы с полученными и рассчитанными данными - выводы 3. Защита лабораторной работы Контрольные вопросы: 1. Что полная мощность 2. Что такое активная мощность 3. Что такое реактивная мощность 4. Что такое cos 5. Что такое полное сопротивление цепи 59 Рисунок 1 – Схема стенда Рекомендуемая литература 1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Аналоговые измерительные устройства" : для студентов специальности 5В071600 - Приборостроение (3 курс, 5 семестр). / М. Н. Белик [и др.];. Караганда : КарГУ, 2012. - 57 с. 2. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 60 3. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для студентов вузов, / Г.М. Иванова, Н.Д. Кузнецов, В.С. Чистяков; М-во образования и науки РФ. - 3-е изд., стер. - М. : МЭИ, 2007. - 458 с.: ил. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. Контрольные задания для СРС [1, 4, 5, 6, 17] 1. Особенности измерения мощности в трехфазных сетях. 2. Способы повышения коэффициента мощности в сети. 3. Пояснить принципиальную схему лабораторной установки Лабораторная работа №4. (6 часов) Тема: Измерение активной и реактивной энергии трехфазного тока. Цель работы – ознакомиться с принципом действия, устройством, схемами включения и поверкой счетчиков активной и реактивной энергии. Порядок выполнения работы: Схема лабораторной установки приведена на рисунке 1. Автомат S1 подает трехфазное напряжение на установку. Тумблер S2, предназначен для реверсации тока в токовой обмотке ваттметра W1. Тумблер S3, предназначен для реверсации тока в токовой обмотке ваттметра W2. Переключатель S5 в верхнем положении подключает ваттметры W1 и W2 для измерения активной мощности, в нижнем положении – реактивной мощности. Переключатели S6…S17 – для подключения разного вида нагрузок 1 Поверка счетчика активной энергии 1.1 Ознакомиться с устройством счетчиков активной энергии. 1.2 Ознакомиться с приборами и схемой, необходимыми для выполнения работы (рисунок 3). 1.3. Установить положение переключателей S5 - в положении измерения активной мощности, переключатели S6, S7, S10, S11, S14, S15 – в положение ВКЛ (верхнее положение). 1.4. Записать показания в таблицу 1. Вычислить Р∑ по методу двух ваттметров. За какой-либо промежуток времени определить число оборотов диска на счетчике активной энергии. Записать в таблицу 1 число оборотов и время Т (сек). 1.5. Изменяя положение переключателей S6, S7, S10, S11, S14, S15, повторить пункт 6.1.4 6 раз. 61 1.6. Вычислить для каждого измерения - номинальную постоянную счетчика по формуле: 36 105 СН , А где СH - номинальная постоянная счетчика; A - передаточное число (указывается на лицевой панели прибора). 1.7. Определить действительную постоянную по формуле: Р Т , N где Р – суммарное показание ваттметров W1 и W2, Вт; С - действительная постоянная; Т - время вращения диска, с; N - число оборотов диска. 1.8. Вычислить относительную погрешность активного счетчика по формуле: C C w H 100, % C Вычислить среднеарифметическое значение и сравнить со значением по шкале прибора. 1.9. Построить график зависимости погрешности от нагрузки w f W . С 2 Поверка счетчика реактивной энергии 2.1. Переключатель S5 перевести в положение измерения реактивной мощности. Переключателями S6…S17 установить заданный тип нагрузки. 2.2. Аналогично порядку выполнения работы по п.6.1 произвести измерения, расчеты по таблице 2 и построить график зависимости погрешности от нагрузки (W)=f(W). Таблица 1 Передато Число Потребчное Время Суммарная обороляемая № число измерения мощность тов энергия п/п счетчика, Р W1 W2 W PT А N Т Об . оборот кВт час сек Ватт сек Ватт· 1 6 Таблица 2 62 PT C N CH 36 * 105 A w w Ватт сек Ватт сек % % об. об. Передаточ Число Время Суммарная ПотребляеCH ное число обороизмерения мощность мая энергия PT № счетчика, тов C 36 * 105 w w п/п N A Р W1 W2 W 3 PT А N Т 2 Вар сек Вар сек Об . Вар оборот сек Ватт· % % сек об. кВт час об. 1 6 3. Оформление отчета по лабораторной работе, который должен содержать: - название, цель и задание к лабораторной работе. - таблицы с полученными и рассчитанными данными - выводы 4. Защита лабораторной работы Контрольные вопросы: 1. Что такое электрический счетчик 2. Что такое номинальная постоянная счетчика? 3. Принцип действия трехфазных счетчиков 4. Метод двух ваттметров при измерении активной и реактивной энергии Рекомендуемая литература 1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Аналоговые измерительные устройства" : для студентов специальности 5В071600 - Приборостроение (3 курс, 5 семестр). / М. Н. Белик [и др.];. Караганда : КарГУ, 2012. - 57 с. 2. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 3. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для студентов вузов, / Г.М. Иванова, Н.Д. Кузнецов, В.С. Чистяков; М-во образования и науки РФ. - 3-е изд., стер. - М. : МЭИ, 2007. - 458 с.: ил. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. Контрольные задания для СРС [1, 4, 5, 6, 17] 1. Объяснить график зависимости погрешности от изменения нагрузки. 2. Пояснить принципиальную схему лабораторной установки 63 Лабораторная работа №5. (6 часов) Тема: Изучение конструкции и принципа работы осциллографа Цель работы - ознакомление с теорией работы цифровых и аналоговых осциллографов, изучение схем их построения, исследование метрологических характеристик. Порядок выполнения работы: 1. Переключателем “ФОКУСИРОВКА” (5) изменить ширину электронного луча, затем, используя переключатель “ЯРКОСТЬ” (7) изменить яркость свечения люминофора экрана. 2. Используя регуляторы “ЧАСТОТА ГРУБО” (9) и “ЧАСТОТА ПЛАВНО” (8) изменить частоту пилообразного напряжения, выдаваемого блоком питания. 3. Регулятором “УСИЛЕНИЕ Х” (12) изменить амплитуду выходного пилообразного напряжения до отклонения электронного луча во весь экран. 4. Переключателем входного аттенюатора (4) изменить амплитуду сигнала в 10, 100 раз. При помощи переключателя (11) получить изменение изображения сигнала по вертикали. 5. Используя переключатель на входе канала вертикального отклонения (1) применить осциллограф как вольтметр постоянного тока. 6. Используя переключатель режима работы развертки исследовать работу генератора разверток в автоматическом и ждущем режимах. 7. Переключателем “ВНУТР.ВНЕШН.” синхронизация синхронизировать генератор развертки от внутреннего и внешнего сигнала. 8. Переключателем (5) синхронизировать генератор развертки отрицательным и положительным фронтом синусоидального напряжения. Отключить синхронизацию. 9. Оформление отчета по лабораторной работе, который должен содержать: - цель работы; - классификация осциллографов; - описание устройства лучевой трубки; - основные узлы осциллографа; - возможности осциллографов. Контрольные вопросы 1. Что такое осциллограф и для чего он служит? 2. Как можно разделить осциллографы по назначению и принципу действия? 3. Что такое электронно-лучевая трубка? 4. Какие узлы в осциллографе относятся к основным? Дайте их описание. 5. Как при помощи осциллографа измерить амплитуду сигнала? 64 6. 7. 8. Как при помощи осциллографа измерить частоту сигнала? Для чего служит ждущий режим? Для чего нужна внешняя синхронизация? Рекомендуемая литература 1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Аналоговые измерительные устройства" : для студентов специальности 5В071600 - Приборостроение (3 курс, 5 семестр). / М. Н. Белик [и др.];. Караганда : КарГУ, 2012. - 57 с. 2. Приборы и методы измерения электрических величин : учебное пособие / Э. Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. 3. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для студентов вузов, / Г.М. Иванова, Н.Д. Кузнецов, В.С. Чистяков; М-во образования и науки РФ. - 3-е изд., стер. - М. : МЭИ, 2007. - 458 с.: ил. 4. Методы и средства измерений: учебник для студентов вузов / Г. Г. Раннев, А. П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М. : ACADEMIA, 2008. - 331 с. : ил. 5. Аналоговые измерительные приборы : учебное пособие / В.В.Юрченко; М-во образования и науки Республики Казахстан, КарГТУ. - Караганда : КарГТУ, 2004. - 80 с. Контрольные задания для СРС [1, 4, 5, 6, 17] 1. Принцип действия аналоговых осциллографов и их отличие от цифровых. 2. Погрешности осциллографов и методы их уменьшения. 65 6 Тематический преподавателем Наименование темы СРСП Тема 1 Классификация и структурные схемы аналоговых средств измерений Тема 2 Метрологические характеристики аналоговых средств измерений Тема 3 Магнитоэлектрический и электромагнитный механизмы. Тема 4 Электродинамический, ферродинамический, электростатический и индукционный механизмы Тема 5 Приборы выпрямительной и термоэлектрической систем Тема 6 Измерение активной и реактивной мощности в трехфазных цепях переменного тока.. Тема 7 Расчет и проектирование измерительных мостов. Принципы работы. Тема 8 Мосты для измерения емкостей, индуктивностей. Мосты для измерения частоты Тема 9 Автоматические мосты и компенсаторы. план самостоятельной Цель занятия Освоение материала по данной теме работы студента с Форма проведения занятия Содержание задания Рекомендуемая литература [1], [2], [4], [8] Разбор материала Подготовка ответов на контрольные вопросы по данной теме Углубление знаний по данной теме Решение задач Закрепление знаний Решение задач Углубление знаний по данной теме Разбор материала Углубление знаний по данной теме Устный опрос, обсуждение докладов Углубление знаний по данной теме Решение задач Углубление знаний по данной теме Устный опрос, обсуждение Углубление знаний по данной теме Устный опрос, обсуждение докладов Подготовка ответов на контрольные вопросы по данной теме [1], [2], [4], [6], [7], [9] Углубление знаний по данной теме Доклад реферата Реферат [1], [2], [3], [5], [7], [8], [13], [14] 66 Расчет погрешностей приборов [1], [2], [4], [5], [8] Расчет параметров измерительных приборов Подготовка ответов на контрольные вопросы по данной теме [1], [2], [4], [5], [6], [7], [9] Подготовка ответов на контрольные вопросы по данной теме Расчет мостовых схем для измерения различных величин Подготовка ответов на контрольные вопросы по данной теме [2], [5], [6], [7] [1], [2], [4], [5], [7], [9] [1], [2], [5], [6], [8] [1], [2], [4], [5], [6] Тема 10 Аналоговые регистрирующие приборы Тема 11 Электронные узлы измерительных каналов и автономных приборов Тема 12 Преобразователи сигналов Тема 13 Усилители Углубление знаний по данной теме Доклад реферата Реферат [1], [3], [7], [8], [9], [10], [11], [13], [17] Углубление знаний по данной теме Решение задач [1], [3], [4], [5], [6], [8], [13], [14] Углубление знаний по данной теме Углубление знаний по данной теме Доклад реферата Расчет входных каскадов (аттенюаторов усилителей и т. д.) Реферат Тема 14 Коммутаторы Углубление знаний по данной теме Углубление знаний по данной теме Доклад реферата Тема 15 Проектирование специализированных аналоговых устройств на современной элементной базе. Решение задач Решение задач Расчет входных каскадов (аттенюаторов усилителей и т. д.) Реферат Расчет входных каскадов (аттенюаторов усилителей и т. д.) [1], [2], [3], [5], [7], [8], [13], [14] [1], [3], [4], [5], [6], [8], [13], [14] [1], [2], [3], [5], [7], [8], [13], [14] [1], [3], [4], [5], [6], [8], [13], [14] Примечание – номер рекомендуемой литературы, указанной в квадратных скобках, проставляется согласно нумерации списка основной и дополнительной литературы предлагаемой в рабочей учебной программе см. п.1 67 7 Материалы для контроля знаний студентов в период рубежного контроля и итоговой аттестации 7.1 Тематика письменных работ по дисциплине Тематика рефератов 1. Измерение магнитных величин 2. Реостатные преобразователи 3. Тензорезисторные преобразователи 4. Емкостные преобразователи 5. Пьезоэлектрические преобразователи 6. Индуктивные преобразователи 7. Трансформаторные преобразователи 8. Индукционные преобразователи 9. Магнитоупругие преобразователи 10. Термоэлектрические преобразователи 11. Фотоэлектрические преобразователи 12. Ионизационные преобразователи 13. Электрохимические преобразователи 14. Измерительные усилители 15. Мостовые усилители. 7.2 Вопросы для самоконтроля 1. Дайте определение понятию "средство измерений". 2. Каким образом классифицируются средства измерений? 3. Приведите классификацию средств измерений по функциональному назначению 4. Что такое "измерительный прибор"? Чем он отличается от измерительного преобразователя? 5. Что такое аналоговое средство измерения? 6. Струкурная схема АИУ 7. Назвать основные характеристики СИ 8. Какие характеристики АИУ нормируются? 9. Что такое метрологические характеристики? 10. Что такое погрешность? 11. Какие виды погрешности существуют? 12. Принцип действия измерительных механизмов. 13. В чем сходство и отличие разных типов измерительных механизмов? 14. Для измерения каких величин используются логометры? 15. В чем особенность измерения переменного тока? 16. Что такое измерительный прибор выпрямительной системы? 17. Что такое измерительный прибор термоэлектрической системы? 18. Достоинства и недостатки разных способов измерения переменного тока и напряжения. 19. Способы измерения мощности постоянного тока. 20. Особенности измерения мощности переменного тока. 68 21. Методы измерения мощности в цепях переменного тока? 22. Влияние характера нагрузки в трехфазной сети на измерение мощности. 23. Что такое коэффициент мощности и почему его нужно знать? 24. Принципы работы измерительных мостов. 25. Мосты постоянного тока 26. Мосты переменного тока 27. Уравновешенные и неуравновешенные мосты. 28. Погрешности измерительных мостов. 29. Компенсаторы, автоматические мосты и компенсаторы 30. Назначение и принцип действия аналоговых регистрирующих приборов. 31. Типы регистрирующих приборов и их характеристики. 32. Функции, выполняемые электронными узлами в АИУ. 33. Достоинства АИУ с электронными узлами. 34. Элементная база электронных узлов различного назначения. 35. Какие преобразователи используются в АИУ? 36. На основе каких типов преобразователей строятся входные узлы приборов для измерения неэлектрических величин? 37. Преобразователи Холла и Гаусса 38. Принцип действия индуктивного преобразователя 39. Принцип действия термоэлектрического преобразователя 40. Принцип действия термосопротивлений 41. Принцип действия фотоэлектрического преобразователя 42. Какие существуют преобразователи электрических величин? 43. Типы усилителей применяемых в измерительных устройствах? 44. Требования, предъявляемые к усилителям измерительных устройств. 45. Отличие усилителей постоянного и переменного тока. 46. Что такое измерительный усилитель и чем он отличается от других? 47. Особенности мостовых усилителей. 48. Для чего в измерительных устройствах применяют ключи и коммутаторы? 49. Элементная база коммутационных узлов измерительных приборов. 50. Требования предъявляемые к входным коммутаторам измерительных устройств. 51. Каковы перспективные направления развития аналоговых измерительных устройств? 52. В чем отличие универсальных, комбинированных и специализированных измерительных устройств? 53. Для измерения каких величин применяются элементы магнитоэлектроники? 54. В чем преимущество использования фотоэлектроники по сравнению с обычными фотоэлементами? 55. Какие еще достижения микроэлектроники используются для создания аналоговых узлов измерительных устройств? 69 7.3 Экзаменационные билеты (тесты) $$$ 1. Измерением называется нахождение значений физической величины A) опытным путем; B) путем вычислений; C) визуально; D) аналитически; E) интуитивно. $$$ 2. Значение физической величины - это A) качественная характеристика; B) общая характеристика; C) количественная характеристика; D) материализованная характеристика; E) обезличенная характеристика. $$$ 3. Процесс измерения заключается в сравнении значения физической величины с её единицей опытным путем с помощью специальных технических средств с целью получения … A) метода измерения; B) отклонения от теоретических вычислений; C) математического ожидания; D) именованного числа; E) погрешности измерения. $$$ 4. Международная система единиц в качестве основных использует A) 10 единиц; B) 7 единиц; C) 8 единиц; D) 5 единиц; E) 3 единицы. $$$ 5. СИ, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера называется A) мера; B) шкала; C) магазин; D) прибор; E) пространство. $$$ 6. Измерительный прибор, показания которого или выходной сигнал которого описывается непрерывной функцией измеряемой величины –– это: A) ЦИП; B) АЦП; C) АИП; D) генератор пилообразного напряжения; 70 E) генератор тактовых импульсов. $$$ 7. Совокупность приемов, правил, норм использования СИ представляет собой: A) принцип действия; B) результат измерения; C) физическую величину; D) метод измерения; E) погрешность. $$$ 8. СИ, предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме, доступной для наблюдателя, называется А) измерительный преобразователь; B) измерительный прибор; C) эталон; D) шкала; E) мера. $$$ 9. Результат измерения, полученный опытным путем, всегда несколько отличается от действительного значения измеренной величины, это отклонение называется: A) отклонением Баумана; B) интерпретацией сигнала в цифровой вид; C) интеграцией измеряемой величины; D) точностью измерения; E) погрешностью измерения. $$$ 10. Характеристики СИ (погрешность, вариация показаний, мощность потребляемая от объекта измерения и др.) оказывают влияние на А) результат преобразования; B) результат вычисления; C) результат измерения; D) результат сравнения; E) результат эксперимента. $$$ 11. Разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины А) относительная погрешность В) абсолютная погрешность С) приведенная погрешность D) основная погрешность E) дополнительная погрешность $$$ 12. Относительная погрешность равна (Х - измеренное значение, Хи - истинное) A) (Хи - Х)/Х; B) (Хи - Х)/Хи; С) (Х + Хи)/Хи; D) (Х - Хи)/Хи; E) (X + Xи)/X. 71 $$$ 13. Погрешность, выражаемая отношением максимальной абсолютной погрешности к конечному значению диапазона измерений, носит название... A) методической, B) случайной, C) грубой, D) систематической, E) приведенной. $$$ 14. Класс точности СИ может выражаться A) только одним числом; B) только дробью; C) одним числом или дробью; D) буквой; E) несколькими буквами. $$$ 15. Измерительный механизм преобразует электрическую энергию в A) перемещение прибора; B) тепловую энергию; С) световую энергию; D) механическую энергию; E) колебания корпуса. $$$ 16. Подвижной частью магнитоэлектрического механизма является A) рамка; B) спиральная пружина; С) растяжки; D) сердечник; E) корпус. $$$ 17. Измеряемый ток подводится к обмотке рамки магнитоэлектрического механизма через A) одну растяжку; B) 2 растяжки; С) 3 растяжки; D) 2 провода; E) 2 стержня. $$$ 18. Противодействующий момент в магнитоэлектрическом механизме создается A) спиральной пружиной; B) постоянным магнитом; С) магнитопроводом; D) сердечником; E) резинкой. $$$ 19. Успокоение подвижной части в магнитоэлектрическом механизме A) воздушное; 72 B) жидкостное; С) отсутствует; D) магнитоиндукционное; E) гравитационное. $$$ 20. Одним из достоинств магнитоэлектрических механизма является А) низкая чувствительность; B) малое потребление мощности; C) высокая стоимость; D) чувствительность к перегрузке; E) нечувствительность к ударам. $$$ 21. Стрелка магнитоэлектрического прибора перемещается A) хаотично; B) пропорционально измеряемой величине; C) в зависимости от температуры; D) в зависимости от давления; E) в зависимости от влажности. $$$ 22. Корпус измерительного прибора не служит для A) подвода тока; B) крепления всех частей механизма; C) защиты от повреждений; D) защиты от внешней среды; E) защиты от пыли. $$$ 23. Постоянный магнит в магнитоэлектрическом механизме служит для A) создания индукции в рабочем зазоре; B) крепления всех деталей; C) компенсации поля Земли; D) намагничивания рамки; E) размагничивания соседних деталей. $$$ 24. Магнитное поле в воздушном зазоре магнитоэлектрического механизма должно быть A) неравномерным; B) равномерным; C) эллиптическим; D) крестообразным; E) дельтавидным. $$$ 25. Магнитоэлектрический механизм предназначен для измерения A) постоянного тока; B) переменного тока; C) ВЧ тока; D) СВЧ тока; E) трехфазного тока. 73 $$$ 26. Основным достоинством магнитоэлектрического механизма является A) высокая стоимость; B) низкая надежность; C) громоздкость; D) высокая чувствительность; E) низкая перегрузочная способность. $$$ 27. Основным недостатком магнитоэлектрического механизма является A) высокая чувствительность; B) низкая перегрузочная способность; C) работа на постоянном токе; D) равномерная шкала; E) малое потребление мощности. $$$ 28. Противодействующий момент в логометре создается А) второй рамкой; В) дополнительной пружиной; С) постоянным магнитом; D) магнитопроводом; Е) не создается. $$$ 29. Форма сердечника и полюсных наконечников логометра выбирается так, чтобы индукция в воздушном зазоре была A) радиальной; В) равномерной; С) неравномерной; D) спиральной; Е) плоскопараллельной. $$$ 30. Логометр позволяет измерять A) соотношение моментов; B) сумму напряжений; C) сумму токов; D) отношение токов; E) сумму моментов. $$$ 31. Катушка электромагнитного механизма служит для A) создания магнитного поля; B) рассеивания тепла; C) создания противодействующего момента; D) компенсации поля Земли; E) крепления всех деталей. $$$ 32. Подвижный сердечник электромагнитного механизма выполнен из A) алюминия; 74 B) латуни; C) диэлектрика; D) полупроводника; E) магнитного материала. $$$ 33. Достоинством электромагнитного механизма является A) большая перегрузочная способность; B) высокая стоимость; C) сложность конструкции; D) громоздкость; E) высокая чувствительность. $$$ 34. Недостатком электромагнитного механизма является A) малое потребление мощности; B) неравномерная шкала; C) высокая чувствительность; D) сложность изготовления; E) высокая стоимость. $$$ 35. Подвижной частью электромагнитного механизма является A) катушка; B) диск; C) сердечник; D) пружина; E) основание. $$$ 36. Сколько спиральных пружин имеет электромагнитный механизм? A) одну; B) три; C) две; D) ни одной; E) четыре. $$$ 37. Какой ток может измерять электромагнитный механизм? А) только переменный; В) только постоянный; С) как переменный, так и постоянный; D)ток высокой частоты; Е) ток не измеряет. $$$ 38. Как расположены деления шкалы электромагнитного механизма? А) произвольно; В) равномерно; С) неравномерно; D) хаотично; Е) сначала убывают, затем возрастают. 75 $$$ 39. Работа электродинамического механизма основана на взаимодействии магнитных полей A) двух катушек; B) катушки и магнитопровода; C) трех катушек; D) двух катушек и магнита; E) катушки и Земли. $$$ 40. Сколько спиральных пружин имеет электродинамический механизм ? А) две; В) одну; С) три; D) ни одной; Е) четыре. $$$ 41. Какой ток позволяет измерять электродинамический механизм? A) только постоянный; B) как постоянный, так и переменный; C) только переменный; D) импульсный; E) ток не измеряет. $$$ 42. Достоинство ферродинамического механизма по сравнению с электродинамическим A) малое потребление мощности; B) высокая точность; C) сложность изготовления; D) широкий частотный диапазон; E) большая масса. $$$ 43. Достоинством электродинамического механизма является A) работа как на постоянном, так и переменном токах; B) работа только на постоянном токе; C) работа только на переменном токе; D) громоздкость; E) низкое потребление мощности. $$$ 44. Недостатком электродинамического механизма является A) малая потребляемая мощность; B) равномерная шкала; C) большая потребляемая мощность; D) малые габариты; E) работа как на переменном, так и постоянном токах. $$$ 45. Неподвижная катушка ферродинамического механизма расположена A) на магнитопроводе; B) на алюминиевом каркасе; 76 C) на постоянном магните; D) в воздухе; E) в жидкости. $$$ 46. Одним из достоинств ферродинамических механизмов является A) малый вращающий момент; B) узкий частотный диапазон; C) большой вращающий момент; D) низкая точность; E) низкая прочность. $$$ 47. Перемещение подвижной части электростатического механизма связано с изменением A) емкости; B) магнитного поля; C) сопротивления; D) индуктивности; E) массы. $$$ 48. Сколько спиральных пружин имеет электростатический механизм ? А) три; B) две; C) одну; D) ни одной; E) четыре. $$$ 49. Шкала электростатического механизма A) равномерная; В) равномерная в конце; С) равномерная в начале; D) равномерная только в середине; Е) нелинейная. $$$ 50. Достоинством приборов электростатической системы является A) большой вращающий момент; B) большая потребляемая мощность; C) малая потребляемая мощность; D) большие габариты; E) малые габариты. $$$ 51. Недостатком приборов электростатической системы является A) равномерная шкала; B) неравномерная шкала; C) влияние магнитного поля Земли; D) большая потребляемая мощность; E) малые габариты. 77 $$$ 52. Работа приборов выпрямительной системы невозможна без A) корпуса; B) магнитного поля Земли; C) выпрямителя; D) катушек индуктивности; E) батареи конденсаторов. $$$ 53. Недостаток приборов выпрямительной системы A) показания зависят от формы кривой тока; B) линейная шкала; C) большая масса; D) большие габариты; E) малая масса. $$$ 54. Мощность, потребляемая электростатическим механизмом на постоянном токе равна А) нулю; В) 5 Ватт; С) 100 Ватт; D) >100 Ватт; Е) >500 Ватт. $$$ 55. Прибор выпрямительной системы - это сочетание магнитоэлектрического механизма и A) резисторов; B) конденсаторов; C) диодов; D) индуктивностей; E) проводников. $$$ 56. Шкала прибора выпрямительной системы A) неравномерная в середине; B) неравномерная в начале; C) неравномерная в конце; D) равномерная; E) равномерная на узком участке. $$$ 57. Достоинство приборов термоэлектрической системы A) громоздкость; B) малые габариты; C) показания не зависят от формы кривой тока; D) показания определяются частотой тока; E) прибор работает только на постоянном токе. $$$ 58. Недостаток приборов термоэлектрической системы A) громоздкость; B) независимость показаний от частоты тока; 78 C) независимость показаний от формы кривой тока; D) нелинейность шкалы; E) линейность шкалы. $$$ 59. Термоэлектрический преобразователь состоит из нагревателя и A) термопары; B) терморезистора; C) варистора; D) позистора; E) термометра сопротивления. $$$ 60. Поверкой СИ называется установление его A) качества; B) стоимости; C) срока службы; D) пригодности к применению; E) комплектности. $$$ 61. Шкала приборов термоэлектрической системы A) равномерная; B) квадратичная; C) кубическая; D) логарифмическая; E) обратнологарифмическая. $$$ 62. Подвижной частью индукционного механизма является A) диск; B) катушка; C) кольцо; D) пружина; E) винт. $$$ 63. Основным элементом приборов индукционной системы является A) пластмассовый диск; B) полупроводниковый диск; C) турбинка; D) алюминиевый диск; E) ферромагнитный диск. $$$ 64. Постоянный магнит в счетчике электроэнергии служит для A) создания тормозного момента; B) намагничивания диска; C) компенсации поля Земли; D) размагничивания диска; E) ускорения вращения диска. 79 $$$ 65. Методы сравнения с мерой обеспечивают высокую A) погрешность измерения; B) точность измерения; C) скорость измерения; D) стоимость; E) наглядность. $$$ 66. Измерительные мостовые цепи могут питаться напряжением A) только постоянного тока; B) только переменного тока; C) как постоянным, так и переменным; D) сверхвысокой частоты; E) могут работать без питания. $$$ 67. Равновесие моста зависит от … A) напряжения питания моста; B) сопротивления нуль-индикатора; C) сопротивления плеч моста; D) частоты тока; E) напряжения питания моста и сопротивления нуль-индикатора. $$$ 68. Одинарный мост позволяет измерять сопротивление в диапазоне A) 10-8...1015 Ом; B) 10....108 Ом; C) 10000...1015 Ом; D) 0,0001...0,01 Ом; E) 0...10 Ом. $$$ 69. Для измерения каких сопротивлений предназначен двойной мост ? А) 10-8...1015 Ом; B) 10....108 Ом; C) 10-8...102 Ом; D) 10000...108 Ом; Е) 1000 ..5000 Ом. $$$ 70. Для измерения частоты применяется мост A) Максвелла; B) Шеринга; C) Уитстона; D) Вина; E) Максвелла-Вина. $$$ 71. В автоматических мостах уравновешивание осуществляется A) электродвигателем; B) электромагнитом; 80 C) электронагревателем; D) трансформатором; E) не осуществляется. $$$ 72. Мостовая цепь является преобразователем в напряжение A) тока; B) напряжения; C) влажности; D) ускорения; E) сопротивления. $$$ 73. Одной из основных частей автоматического моста является A) электродвигатель; B) подстроечный резистор; C) диаграмма; D) пишущий узел; E) отклоняющий ролик. $$$ 74. Самопишущие приборы предназначены для A) измерения и регистрации медленно изменяющихся величин; B) регистрации высокочастотных величин; C) записи результатов в тестовой форме; D) создания текстовых документов; E) записи результатов на магнитной ленте. $$$ 75. Быстродействие средства измерения - это A) частота изменения входной величины; B) число измерений в единицу времени; C) скорость переключения пределов измерения; D) время, затрачиваемое на подготовку к измерениям; E) время, затрачиваемое на обработку результатов. $$$ 76. Функция преобразования средства измерений - это… A) Отношение приращения выходного сигнала средства измерения к вызвавшему это приращение изменению входного сигнала; B) Область значений измеряемой величины, для которой нормированы дополнительные погрешности средства измерений; C) Наименьшее значения изменения входной величины, обнаруживаемое с помощью данного средства измерений; D) Статическая характеристика, описывающая функциональную зависимость между информативными параметрами выходных и входных сигналов средства измерений; E) Характеристика прибора, обратная чувствительности. $$$ 77. Прибор, на шкале которого нанесена A) магнитоэлектрическим; B) ферродинамическим; условное обозначение, является… 81 C) электростатическим; D) индукционным; E) электромагнитным. $$$ 78. Вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и электромагнитного поля катушки с током в измерительном механизме прибора… типа A) Магнитоэлектрического; B) Ферродинамического; C) Электромагнитного; D) Индукционного; E) Электродинамического. $$$ 79. Вращающий момент возникает в результате взаимодействия ферромагнитного сердечника подвижной части и электромагнитного поля катушки с током в измерительном механизме прибора … A) Магнитоэлектрического; B) Ферродинамического; C) Электростатического; D) Индукционного; E) Вибрационного; $$$ 80. Мера-это A) Измерительный механизм; B) Средство измерения, предназначенное для воспроизведения величины заданного размера; C) Единица измерения; D) Образцовая единица; E) Средство измерений. $$$ 81. Абсолютная погрешность измеряется в A) Амперах; B) Омах; C) Процентах; D) В измеряемой величине; E) Безразмерной величине $$$ 82. Наиболее эффективная схема выпрямления в измерительных приборах: A) Однополупериодная; B) Двухполупериодная трансформаторная; C) Двухполупериодная мостовая с 2-мя диодами и 2-мя резисторами; D) Двухполупериодная мостовая с 4-мя диодами; E) Емкостная $$$ 83. Измерительные генераторы предназначены для A) Вырабатывания испытательных сигналов; 82 B) Вырабатывания электрической энергии; C) Измерения частоты сигнала; D) Измерения амплитуды сигнала; E) Создания гармонической колебаний. $$$ 84 . Знак 2 обозначает A) Рабочую температуру; D) Рабочее давление; C) Погрешность измерения; D) Класс точности; E) Напряжение изоляции. $$$ 85. Измерительные мосты предназначены для A) Определение погрешности измерения; B) Определение значения неизвестной величины; C) Определения класса точности; D) Определение пробивного напряжения; E) Надежности прибора. $$$ 86. Шкала измерительного прибора может быть A) Равномерной; B) Неравномерной; C) Симметричной; D) Несимметричной; E) Все варианты. $$$ 87. Знак обозначает рабочее положение прибора A) Под углом 60 градусов; B) Горизонтально; C) Вертикально; D) Не имеет значения; E) Под углом 45 градусов. $$$ 88. Пластины Y в осциллографе A) Развертка сигнала по вертикали; B) Развертка сигнала по горизонтали; C) Синхронизация изображения; D) Усиления сигнала; E) Ослабления сигнала. $$$ 89. Виды измерений бывают A) Прямые, косвенные, универсальные; B) Простые, сложные; C) Точные, приближенные, комбинированные; D) Совокупные, совместные, равномерные; 83 E) Прямые, косвенные, совокупные, совместные. $$$ 90. Прибор, на шкале которого нанесено условное обозначение A) Ферродинамическим; B) Электростатическим; C) Магнитоэлектрическим; D) Индукционным; E) Электромагнитным. , является … $$$ 91. Напряжение, необходимое для создания временной развертки в осциллографе, поступает от … A) Сети; B) Внешнего генератора; C) Входного аттенюатора; D) Линии задержки; E) Входа. $$$ 92. Для измерения скорости угловых перемещений используют датчики, относящиеся к … A) Термопарам; B) Пирометрам; C) Тензопреобразователем; D) Индукционным преобразователям; E) Реостатным преобразователем. $$$ 93. Ширина диапазона генерируемых частот определяется A) Минимальной частотой; B) Максимальной частотой; C) Коэффициентом перекрытия; D) Минимальными и максимальными частотами; E) Паспортным значением генератора. $$$ 94. Генераторы низкочастотных сигналов вырабатывают сигналы A) Инфразвуковых частот; B) Звуковых частот; C) Ультразвуковых частот; D) Сверхзвуковых частот; E) Варианты А, В, С – вместе. $$$ 95. Осциллограф содержит A) Канал горизонтального отклонения, канал вертикального отклонения, электроннолучевую трубку; B) Каналы X, Y, Z; C) Канал Z и калибратор; D) Все вместе; E) Канал Z и канал управления яркостью. 84 $$$ 96. На рисунке приведена схема: A) Источника опорного напряжения; B) Двухполупериодного активного выпрямителя; C) Однополупериодного активного выпрямителя; D) Источника напряжения управляемого напряжением; E) Источника тока управляемого током; $$$ 97. Погрешность обусловленное отклонением внешних условии от нормальных, оговоренных в паспорте СИ называют: A) Инструментальной; B) Методической; C) Основной; D) Дополнительной; E) Случайной. $$$ 98. Выносные делители предназначены A) Повышение чувствительности; B) Усиление сигнала; C) Ослабления сигнала; D) Устранение помех; E) Защиты прибора. $$$ 99. Знак означает A) Противовес; B) Успокоитель; C) Корректор; D) Демпфер; E) Пружина. $$$ 100. Пластины Х в осциллографе предназначены для: A) Развертки сигнала по вертикали; B) Развертки сигнала по горизонтали; C) Синхронизации изображения; D) Усиления сигнала; E) Ослабления сигнала. $$$ 101. Для измерения сопротивлений ниже 10 Ом омметр в переносных комбинированных приборах выполняется по 85 A) Последовательной схеме; B) Смешанной схеме; C) Мостовой схеме; D) Параллельной схеме; E) Встречнопараллельной схеме. $$$ 102. Термопары бывают A) Угольные; B) Порошковые; C) Контактные и бесконтактные; D) Пластиковые; E) Термостойкие. $$$ 103. Внутренняя синхронизация в электронно- лучевом осциллографе обеспечивается … A) Сетью; B) Внешним генератором; C) Входным аттенюатором; D) Линией задержки; E) Внутренним генератором. $$$ 104. Наименьшую погрешность измерений постоянных токов и напряжений позволяют получить … A) Термоэлектрические приборы; B) Компенсаторы постоянного тока; C) Мосты постоянного тока; D) Магнитоэлектрические приборы; E) Электростатические приборы. $$$ 105. Подавляющее большинство средств измерений переменных токов и напряжений градуируют в значениях … A) Среднеквадратических; B) Амплитудных; C) Средних; D) Средневыпрямленных; E) Вариант 1 и 2. $$$ 106. Экранировка СИ обеспечивает A) Надежность конструкции; B) Ослабление и устранение помех; C) Увеличение срока эксплуатации; D) Уменьшение габаритов; E) Уменьшение стоимости. $$$ 107. Чувствительность средства измерений - это... A) отношение приращения выходного сигнала средства измерения к вызвавшему это приращение изменению входного сигнала; 86 B) область значений измеряемой величины, для которой нормированы дополнительные погрешности средства измерений; C) наименьшее значение изменения входной величины, обнаруживаемое с помощью данного средства измерений; D) статическая характеристика, описывающая функциональную зависимость между информативными параметрами выходных и входных сигналов средства измерений; E) наименьшее значение входной величины , обнаруживаемое с помощью данного средства измерений. $$$ 108. Способность средства измерений сохранять заданные характеристики при определенных условиях работы в течение заданного времени - это... A) срок службы; B) ресурс; C) надежность; D) наработка на отказ; E) ремонтопригодность. $$$ 109. Чему равна погрешность измерения мощности если погрешность измерения напряжения составляет 100,1В и погрешность измерения резистора 0,1% A) 2,1%; B) 1,0%; C) 0,1%; D) 0,3 %; E) 5,0%. $$$ 110. На экране осциллографа размах синусоидального сигнала по вертикали занимает 2,6 клетки. Переключатель «V/дел» находиться в положении 500 mV. Чему равно действующее напряжение A) 0.9 В; B) 2.6 В; C) 500 мВ; D) 100 мВ; E) 1.3 В. $$$ 111. Наработка средства измерения от начала эксплуатации до наступления такого предельного состояния, при котором дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена это... A) срок службы; B) ресурс; C) надежность; D) наработка на отказ; E) поверка. $$$ 112. Постоянная прибора - это... A) отношение приращения выходного сигнала средства измерения к вызвавшему это приращение изменению входного сигнала, 87 B) область значений измеряемой величины, для которой нормированы дополнительные погрешности средства измерений, C) наименьшее значение изменения входной величины, обнаруживаемое с помощью данного средства измерений, D) статическая характеристика, описывающая функциональную зависимость между информативными параметрами выходных и входных сигналов средства измерений, E) отношение приращения входного сигнала к получившемуся приращению выходного сигнала. $$$ 113. Амперметр с пределом измерения 1.0А показал при измерениях ток 0.53А, при его действительном значении 0.523А. Чему равно абсолютная, относительная и приведенная погрешности прибора A) 0.07А, 13.4%, 7%; B) 0.07А, 13.2%, 13.4%; C) 4.7А, 47%, 4.7%; D) 4.77А, 9.1%, 0,47%; E) 4.7А, 9.1%, 7%; $$$ 114. Погрешность, обусловленная несовершенством средства измерений, носит название... A) методической, B) случайной, C) грубой, D) систематической, E) инструментальной. $$$ 115. Определить сопротивление добавочного резистора для вольтметра постоянного тока, если он имеет предел измерения 100 В и собственное потребление 1 Вт, а верхний предел измерения необходимо расширить до 500 В. A) 40 кОм, B) 10 кОм, C) 200 кОм, D) 8 кОм, E) 4 кОм. $$$ 116. Зеркальная шкала в измерительных приборах применяется для: A) Удобства измерения; B) Повышения точности измерений; C) Отражения показаний прибора; D) Варианты A, B E) Варианты А, С. $$$ 117. Входные делители предназначены для: A) Преобразования переменного тока в постоянный; B) Усиления входного сигнала; C) Ослабления входного сигнала; D) Согласования входного сигнала; E) Фильтрования входного сигнала. 88 $$$ 118. Аттенюатор предназначен для: A) Выпрямления сигнала. B) Усиления сигнала. C) Ослабления сигнала. D) Передачи-сигнала. E) Измерения сигнала $$$ 119. Шунты используются для: A) Защиты приборов, B) Ограничения тока в цепи; C) Для расширения пределов измерения тока; D) Для расширения пределов измерения напряжения; E) Для усиления входных сигналов. $$$ 120. Добавочные сопротивления позволяют: A) Расширить пределы измерения тока; B) Расширить пределы измерения напряжения; C) Ограничить напряжение в цепи; D) Ограничить ток в цепи; E) Устранить перегрузки в цепи. $$$ 121. Измерительные приборы подразделяются на A) Стрелочные и мультиметры, B) Аналоговые и цифровые; C) С защитой и без защиты от замыканий, D) Амперметры и вольтметры; E) Универсальные и импульсные $$$ 122. Выходное сопротивление усилителя это: A) Разность между выходным и входным током; B) Отношение входного напряжения к выходному току; C) Отношение выходного напряжения к входному току; D) Отношение входного напряжения к входному току; E) Отношение выходного напряжения к выходному току; $$$ 123. В многокаскадном усилителе общее усиление равно: A) произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов; B) сумме коэффициентов усиления отдельных каскадов; C) разности коэффициентов усиления отдельных каскадов; D) частному от деления коэффициента усиления последнего и первого каскадов. E) усилению первого каскада $$$ 124. Однополупериодный выпрямитель содержит: A) один диод; B) два диода; 89 C) четыре диода; D) два диода и стабилитрон; E) три диода. $$$ 125. Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой содержит : A) четыре диода; B) три диода; C) два диода; D) один диод; E) стабилитрон. $$$ 126 Мостовая схема выпрямителя содержит: A) два диода; B) четыре диода; C) один диод; D) два светодиода; E) два стабилитрона. $$$ 127. В режиме насыщения у транзисторного ключа напряжение между коллектором и эмиттером : А) равно источнику питания; B) очень малое; C) равно напряжению сети; D) равно входному напряжению; E) отсутствует. $$$ 128. Положительным свойством полевого транзистора является : А) малый вес; B) большое входное сопротивление; C) высокий уровень шума; D) большая яркость; E) наличие магнитного поля. $$$ 129. Входное сопротивление усилителя это: A) Разность между выходным и входным током; B) Отношение входного напряжения к выходному току; C) Отношение выходного напряжения к входному току; D) Отношение входного напряжения к входному току; E) Отношение выходного напряжения к выходному току. $$$ 130. Выходное сопротивление усилителя это: A) Разность между выходным и входным током; B) Отношение входного напряжения к выходному току; C) Отношение выходного напряжения к входному току; D) Отношение входного напряжения к входному току; E) Отношение выходного напряжения к выходному току. 90 $$$ 131. Усилитель переменного тока обязательно содержит: A) Переменные конденсаторы; B) Переменные резисторы; C) Разделительные конденсаторы; D) Электролитические конденсаторы; E) Светодиоды. $$$ 132. Основным параметром усилителя напряжения является: A) Коэффициент усиления по мощности; B) Коэффициент шума; C) Коэффициент усиления по напряжению; D) Выходное напряжение; E) Потребляемая мощность. $$$ 133. Напряжение на неинвертирующем входе больше, чем на инвертирующем на 2В. U вых не охваченного "ООС" равно: A) -2В; B) 0В; C) Меньше чем -2В; D) +2В; E) Больше чем +2В. $$$ 134. Определить сопротивление R при Ку = 10: 30кОм A) 3 кОм; B) 30 кОм; C) 270 кОм; D) 300 кОм; E) 330кОм. R Uвых +1В $$$ 135. Какие допущения сделаны при анализе схем "ОУ" с ООС A) Iкз не превышает 25 мА; B) UВЫХ ОУ не может быть больше UПИТ ОУ; C) Входным сигналом является разность между сигналами на двух входах; D) Разность сигналов между двумя входами равна нулю; E) Типовое значение выходного тока ОУ Iвых= 5-10мА. $$$ 136. Определить напряжение на выходе схемы: A) +5В; B) 0В; C) -5В; D) +6В; E) -6В. 10кОм 50кОм +1В Uвых 10кОм 50кОм 91 ОУ, $$$ 137. Устройство, автоматически обеспечивающее поддержание тока в нагрузке с заданной степенью точности: A) стабилизатор тока; B) стабилизатор напряжения; C) выпрямитель; D) интегральная микросхема; E) усилитель. $$$ 138. Основной параметр, характеризующий качество работы стабилизаторов тока A) Выходное напряжение; B) Коэффициент полезного действия; C) Коэффициент стабилизации по току; D) Коэффициент стабилизации по напряжению; E) Коэффициент пульсации. $$$ 139. Источники тока применяются в измерительных системах при: A) изменяющемся сигнале; B) постоянном входном сигнале; C) длинной линии связи; D) большом входного сопротивлении; E) малом входном сопротивлении. $$$ 140. При каких условиях применяются преобразователи напряжения в ток?: A) Ток в нагрузке должен быть пропорционален входному напряжению и не зависеть от сопротивления нагрузки; B) Входное напряжение должно быть очень маленьким; C) Сопротивление нагрузки должно быть очень большим (порядка МОм); D) Ток в нагрузке должен зависеть от сопротивления нагрузки; E) Ток в нагрузке должен быть пропорционален входному напряжению; $$$ 141. При построении активных фильтров в диапазоне низких частот наилучшие результаты дает применение: A) транзисторов; B) диодов и стабилитронов; C) реле; D) катушек индуктивности; E) операционных усилителей; $$$ 142. Главным преимуществом активных фильтров является: A) наличие усиления колебаний в полосе пропускания; B) наличие ослабления колебаний в полосе пропускания; C) отсутствие усиления \ ослабления колебаний в полосе пропускания; D) отсутствие пассивных элементов в цепи; E) высокая чувствительность к перепадам температуры. 92 $$$ 143. Компенсаторы постоянного тока применяются для измерения: A) ЭДС, напряжения и частоты; B) напряжений, частоты и тока; C) тока, частоты и ЭДС; D) только частоты; E) тока, напряжения и ЭДС. $$$ 144. Измерительные преобразователи в зависимости от их подразделяются на A) первичные, передающие, масштабные, электрические; B) первичные, вторичные, масштабные, передающие; C) первичные, масштабные, принимающие, передающие; D) первичные, вторичные, принимающие, передающие; E) первичные, промежуточные, масштабные, передающие. назначения и функций $$$ 145. Характеристики средства измерений, оказывающие влияние на результаты измерения и их погрешности называются A) измерительные; B) технические; C) метрологические; D) математические; E) физические. $$$ 146. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами называют A) Нормируемые метрологические характеристики; B) Нормируемые технические характеристики; C) Нормируемые измерительные характеристики; D) Действительными нормативно-техническими характеристики; E) Действительными метрологическими характеристиками. $$$ 147. Метрологические характеристики, определяемые экспериментально называют A) Нормируемые метрологические характеристики; B) Нормируемые технические характеристики; C) Нормируемые измерительные характеристики; D) Действительными нормативно-техническими характеристики; E) Действительными метрологическими характеристиками. $$$ 148. Создание выходного сигнала, однородного с входным, размер информативного параметра которого пропорционален в К раз размеру информативного параметра входного сигнала это A) Нормирование; B) Унифицирование; C) Масштабирование; D) Дифференцирование E) Информирование. 93 $$$ 149. Характеристики инерционных свойств (элементов) измерительного устройства, определяющие зависимость выходного сигнала СИ от меняющихся во времени величин это: A) Выходные характеристики; B) Унифицированные характеристики; C) Статические характеристики; D) Динамические характеристики, E) Статистические характеристики. $$$ 150. Динамические характеристики определяют зависимость выходного сигнала СИ от: A) Меняющихся во времени параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки; B) Унифицированных характеристик нагрузки; C) Меняющихся во времени параметров статических характеристик; D) Неменяющихся во времени параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки, E) Меняющихся во времени параметров источника питания, внешних влияющих величин. $$$ 151. Электронные измерительные приборы это: A) Приборы для исследования электронных схем; B) Приборы для измерения электрических сигналов; C) Приборы содержащие электронные преобразователи; D) Приборы для исследования электронов; E) Приборы содержащие электроны. $$$ 152. Комбинированные приборы это: A) Приборы для измерения сигналов постоянного переменного тока; B) Приборы для измерения несколько физических величин; C) Приборы для одновременного измерения разных параметров; D) Приборы для измерения любых физических величин; E) Приборы, содержащие комбинацию из нескольких преобразователей. $$$ 153. Универсальные приборы это: A) Приборы для измерения сигналов постоянного переменного тока; B) Приборы для измерения несколько физических величин; C) Приборы для одновременного измерения разных параметров; D) Приборы для измерения любых физических величин; E) Приборы, содержащие комбинацию из нескольких преобразователей $$$ 154. Аналоговые измерительные приборы по элементной базе делятся на: A) Электромеханические и механические; B) Электромеханические и электронные; C) Электронные и механические; D) Электронные и электрические; E) Электромеханические и транзисторные. 94 $$$ 155. Аналоговые измерительные приборы по форме отсчета делятся на: A) Стрелочные и запоминающие; B) Показывающие и стрелочные; C) Электронные и регистрирующие; D) Показывающие и регистрирующие; E) Запоминающие и регистрирующие. $$$ 156. Аналоговые измерительные приборы используют метод преобразования: A) Прямой, компенсационный и смешанный; B) Прямой, обратный и компенсационный; C) Прямой, встречный и обратный; D) Прямой, встречный и компенсационный; E) Последовательный, параллельный и последовательно- параллельный. $$$ 157. Аналоговые электронные вольтметры по измеряемому параметру напряжения различаются: A) Постоянного и переменного значения; B) Амплитудного, импульсного и пикового значения; C) Среднего, средневыпрямленного и среднеквадратического значения; D) Амплитудного, средневыпрямленного и среднеквадратического значения; E) Действующего, активного и среднеквадратического значения. $$$ 158. Аналоговые электронные вольтметры в общем виде состоят из: A) Входного блока, выпрямителя и показывающего прибора; B) Выпрямителя, измерительного преобразователя и показывающего прибора; C) Входного блока, измерительного преобразователя, показывающего прибора и блока питания; D) Амплитудного преобразователя, усилителя и блока питания; E) Входного блока, измерительного преобразователя действующего значения, цифровой индикатор, блок питания. $$$ 159. Входной блок аналогового электронного вольтметра содержит: A) Набор делителей напряжения, эмиттерный (истоковый) повторитель; B) Выпрямитель, показывающий прибор; C) Измерительный преобразователь, показывающего прибора и блока питания; D) Амплитудный преобразователь, усилитель и блок питания; E) Измерительный преобразователь действующего значения, цифровой индикатор, блок питания. $$$ 160. Эмиттерный (истоковый) повторитель входного блока аналогового электронного вольтметра служит для: A) Деления входного напряжения; B) Усиления входного напряжения; C) Питания входного блока; D) Создания высокого входного сопротивления; E) Гальванической развязки. 95 $$$ 161. В микровольтметрах постоянного тока при измерении малых значений во избежание дрейфа используют: A) Усилители постоянного напряжения; B) Усилители с конвертированием сигнала; C) Преобразование сигнала по величине; D) Детектирование; E) Операционный усилитель. $$$ 162. Истоковый повторитель обеспечивает большее, чем эмиттерный: A) Входное напряжение; B) Усиление входного напряжения; C) Напряжение питания; D) Входное сопротивление; E) Сопротивление изоляции. $$$ 163. Усилитель с МДМ это: A) Преобразователь постоянного напряжения в переменное, усилитель переменного напряжения и детектор; B) Магнитодинамический механизм; C) Преобразователь переменного напряжения в постоянное, усилитель постоянного напряжения и преобразователь постоянного напряжения в переменное; D) Усилитель постоянного напряжения с малой динамической мощностью; E) Преобразователь постоянного напряжения в переменное, усилитель переменного напряжения и источник тока. $$$ 164. СИ, предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для дальнейшего преобразования, передачи, обработки и хранения: А) измерительный преобразователь; B) измерительный прибор; C) измерительная установка; D) измерительная система; E) мера. $$$ 165. Совокупность функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, доступной для наблюдателя, и расположенная в одном месте, называется А) измерительный преобразователь; B) измерительный прибор; C) измерительная установка; D) измерительная система; E) мера. $$$ 166. Совокупность СИ и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в АСУ, называется А) измерительный преобразователь; 96 B) измерительный прибор; C) измерительная установка; D) измерительная система; E) мера. $$$ 167. Косвенные измерения заключаются в... А) одновременных измерениях нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними; B) нахождении искомой величины на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямыми измерениями; C) определении искомой величины непосредственно из опытных данных в результате выполнения измерения; D) сравнении искомой величины с образцовой; E) одновременных измерениях нескольких одноименных величин, значения которых определяют решением системы уравнений составленных по результатам измерений. $$$ 168. Совокупные измерения заключаются в... А) одновременное измерение нескольких одноименных величин, при которых неизвестные величины находят решением системы уравнений; B) одновременных измерениях нескольких не одноименных величин для нахождения зависимости между ними; C) нахождении искомой величины на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерением; D) определении искомой величины непосредственно из опытных данных в результате выполнения измерения; E) определении разницы в измерениях неизвестной величины и меры. $$$ 169. Прямые измерения заключаются в... А) одновременное измерение нескольких одноименных величин, при которых неизвестные величины находят решением системы уравнений; B) одновременных измерениях нескольких не одноименных величин для нахождения зависимости между ними; C) нахождении искомой величины на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерением; D) определении искомой величины непосредственно из опытных данных в результате выполнения измерения; E) определении разницы в измерениях неизвестной величины и меры. $$$ 170. Как учитываются "грубые" погрешности в результатах измерений A) добавляются с обратным знаком; B) вычитаются с обратным знаком; C) отбрасываются; D) умножаются на результат измерений; E) делятся на результат измерений. $$$ 171. Погрешность, значительно превосходящая по значению ожидаемую при данных условиях измерения, называется 97 A) абсолютной; B) случайной; C) грубой; D) методической; E) основной. $$$ 172. Определить погрешность измерения сопротивления методом вольтметра-амперметра, измеренную приборами с точностью 0.5% и 0.2% соответственно A) 0.5%; B) 0.2%; C) 1,0%; D) 0.1%; E) 0.7%; $$$ 173. Погрешность, обусловленная невозможностью точного установления соотношения между измеряемой величиной и выходным сигналом средства измерений вследствие недостаточной изученности объекта исследования и невозможности точного учета влияния внешних факторов, носит название... A) методической; B) случайной, C) грубой, D) систематической, E) основной. $$$ 174. Поправкой называется A) погрешность измерения взятая с обратным знаком; B) разница между действительным и измеренными значениями; C) отклонение величины от номинального значения; D) отношение абсолютной и относительной погрешностей; E) дополнительная погрешность СИ. $$$ 175. Погрешность результата называется: A) Инструментальной; B) Методической; C) Грубой; D) Субъективной; E) Случайной. измерения, обусловленная квалификацией пользователя, $$$ 176. Определите абсолютную погрешность измерения вольтметра со шкалой 150В и классом точности 1,0 A) плюс минус 1,5 вольт; B) плюс 1,0 вольт; C) минус 1,5 вольта; D) плюс минус 1,0 вольт; E) плюс 1,5 вольта. 98 $$$ 177. Погрешность результата измерения, значение которой не зависит от значения измеряемой величины: A) Инструментальная; B) Методическая; C) Аддитивная; D) Мультипликативная; E) Случайная. $$$ 178. Погрешность результата измерения, значение которой зависит от значения измеряемой величины: A) Инструментальная; B) Методическая; C) Аддитивная; D) Мультипликативная; E) Случайная. $$$ 179. Преобразователь какого типа изображен на рисунке A) Преобразователь действующего значения; B) Преобразователь пикового значения с открытым входом; С) Преобразователь пикового значения с закрытым входом; D) Преобразователь средневыпрямленного значения; E) Преобразователь среднего значения. $$$ 180. Преобразователь какого типа изображен на рисунке A) Преобразователь действующего значения; B) Преобразователь пикового значения с открытым входом; С) Преобразователь пикового значения с закрытым входом; D) Преобразователь средневыпрямленного значения; E) Преобразователь среднего значения. 99 $$$ 181. Преобразователь какого типа изображен на рисунке A) Преобразователь действующего значения; B) Преобразователь пикового значения с открытым входом; С) Преобразователь пикового значения с закрытым входом; D) Преобразователь средневыпрямленного значения; E) Преобразователь среднего значения. $$$ 182. Преобразователь среднеквадратического значения выполняет следующие операции: A) Преобразование действующего значения в среднее, возведение напряжения в квадрат; B) Преобразование пикового значения в среднее, возведение напряжения в квадрат; С) Возведение напряжения переменного тока в квадрат, усреднение, извлечение квадратного корня из результата усреднения; D) Возведение напряжения постоянного тока в квадрат, усреднение,; извлечение квадратного корня из результата усреднения; E) Преобразование средневыпрямленного значения в квадрат напряжения среднего значения. $$$ 183. Элементы, которые в открытом (замкнутом) состоянии передают сигнал с минимальными искажениями, а в закрытом (разомкнутом) состоянии отключают цепи источников сигнала от цепей потребления, называются A) Цифровыми ключами; B) Дискретными элементами; С) Аналоговыми ключами; D) Преобразователями аналоговых сигналов; E) Управляющими элементами. $$$ 184. Режим насыщения в инверсном включении используется в A) Ключах напряжения на биполярных транзисторах; B) Ключах напряжения на полевых транзисторах; С) Ключах тока на биполярных транзисторах; D) Ключах тока на полевых транзисторах; E) Цифровых ключах. $$$ 185. Наиболее широкое распространение получили интегральные ключи и коммутаторы на основе A) Диодов; B) Биполярных транзисторов; 100 C) Полевых транзисторов с управляющим p-n переходом; D) Полевых транзисторов n-МОП структуры; E) Полевых транзисторов КМОП структуры. $$$ 186. Основными характеристиками аналоговых ключей являются: A) Прямое падение напряжения, обратное напряжение; B) Напряжение смещения, сопротивление замкнутого ключа, диапазон входных сигналов; C) Коэффициент передачи, входной и выходной токи; D) Диапазон входных сигналов, ток утечки, сопротивление изоляции; E) Сопротивление замкнутого ключа, сопротивление изоляции, обратное напряжение. $$$ 187. Основными достоинствами диодных ключей являются: A) Быстрое переключение напряжений; B) Малое напряжение смещения; C) Быстрое переключение токов; D) Большой диапазон входных сигналов; E) Большое обратное напряжение. $$$ 188. Одним из достоинств интегральных ключей и коммутаторов является: A) Отсутствие сопротивления замкнутого ключа; B) Отсутствие остаточного напряжения после переключения; C) Быстрое переключение токов; D) Большой входной ток; E) Большое обратное напряжение. $$$ 189. Ключи напряжения в интегральном исполнении обозначаются: A) КП; B) КН; C) КТ; D) ТК; E) КР. $$$ 190. Основным недостатком ключей на МОП –транзисторах является: А) Зависимость прямого сопротивления открытого ключа от коммутируемого напряжения и значительные прохождения управляющих сигналов на выход; B) Зависимость прямого сопротивления открытого ключа от коммутируемого тока и значительные прохождения управляющих сигналов на выход; C) Отсутствие остаточного напряжения после переключения ключа; D) Относительно большое сопротивление нагрузки ключа; E) Сложность управления. 101 $$$ 191. Условие равновесия моста Z1 A) Z1/Z2 = Z3/Z4; B) Z2/Z1 = Z3/Z4; C) Z1∙Z3 = Z2∙Z4; D) Z1/Z4 = Z2/Z3; E) Z3/Z1 = Z2/Z4. Z3 D E Z2 Z4 $$$ 192. Укажите правильную структурную схему вольтметра постоянного тока: A) ВД УПТ ИМ УПТ ВД ИМ УПТ ИМ B) C) D) ВД ИМ УПТ E) ИМ УПТ $$$ 193. Какой передаточной характеристике соответствует схема: Uст 1) 2) Uвх R1 3) 4) Uвых Uвых Uвых R2 Uст Uст Uвх 5) Uвых Uвх Uвх Uвых Uст Uвх Uвх Uст A) 1; B) 2; C) 3; D) 4; E) 5. $$$ 194. Какой передаточной характеристике соответствует схема: 1) Uвх R1 R2 2) Uвых 3) Uвых Uвых Uст Uст Uвх Uвх Uвх Uст A) 1; B) 2; C) 3; D) 4; E) 5. 102 4) 5) Uвых Uст Uвх Uвых Uвх $$$ 195. Структурная схема аналогового измерительного прибора прямого преобразования изображена на Рис.: 1) 2) Y X Y X П1 П2 Пn П1 П2 Пn - X' 1 2 n 3) Y X П1 П2 П3 П4 - X' 4) X П1 - X' - П2 - П3 Y П4 5) X П2 П1 - X' 1 - 1 П3 - П4 Y 2 2 A) 1; B) 2; C) 3; D) 4; E) 5. $$$ 196. Структурная схема аналогового измерительного прибора компенсационного преобразования изображена на Рис.: 1) 2) X Y X П1 П2 Пn П1 П2 Пn - X' 1 2 n 3) Y X П1 П2 П3 П4 - X' - Y 4) X 5) П1 - X' - - П2 П3 П4 Y X П1 П2 - X' 1 - 1 П3 - 2 A) 1; B) 2; 3; C) 2; 4; D) 3; 5; 103 E) 2; 5. П4 2 Y $$$ 197. Структурная схема аналогового измерительного прибора смешанного преобразования изображена на Рис.: 1) 2) Y X Y X П1 П2 Пn П1 П2 Пn - X' 1 2 n 3) Y X П1 П2 П3 П4 - X' 4) X П1 - X' - - П2 П3 П4 5) Y X П1 П2 - X' 1 - 1 П3 - П4 2 2 A) 1; B) 2; 3; C) 2; 4; D) 3; 5; E) 2; 5. $$$ 198. Для улучшения метрологических характеристик, эксплутационных и надежностных показателей проектируемых АИУ необходимо A) Применение специализированной НТД; B) Улучшить эргономические показатели; C) Применение специализированных интегральных микросхем; D) Уменьшение сроков разработки; E) Применение специальных транзисторов. $$$ 199. Для построения выпрямителей малых сигналов используют схемы на основе A) Транзисторных усилителей; B) Диодов Шотки; C) Операционных усилителей и диодов; D) Операционных усилителей и конденсаторов; E) Аналоговых ключей. $$$ 200. На рисунке приведена схема: A) Источника опорного напряжения; B) Источника тока управляемого напряжением; C) Источника напряжения управляемого током; D) Источника напряжения управляемого напряжением; E) Источника тока управляемого током. 104 Y $$$ 201. Измерением называется нахождение значений физической величины A) опытным путем; B) путем вычислений; C) визуально; D) аналитически; E) интуитивно. $$$ 202. Значение физической величины - это A) качественная характеристика; B) общая характеристика; C) количественная характеристика; D) материализованная характеристика; E) обезличенная характеристика. $$$ 203. Процесс измерения заключается в сравнении значения физической величины с её единицей опытным путем с помощью специальных технических средств с целью получения … A) метода измерения; B) отклонения от теоретических вычислений; C) математического ожидания; D) именованного числа; E) погрешности измерения. $$$ 204. Международная система единиц в качестве основных использует A) 10 единиц; B) 7 единиц; C) 8 единиц; D) 5 единиц; E) 3 единицы. $$$ 205. СИ, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера называется A) мера; B) шкала; C) магазин; D) прибор; E) пространство. $$$ 206. Измерительный прибор, показания которого или выходной сигнал которого описывается непрерывной функцией измеряемой величины –– это: A) ЦИП; B) АЦП; C) АИП; D) генератор пилообразного напряжения; E) генератор тактовых импульсов. 105 $$$ 207. Совокупность приемов, правил, норм использования СИ представляет собой: A) принцип действия; B) результат измерения; C) физическую величину; D) метод измерения; E) погрешность. $$$ 208. СИ, предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме, доступной для наблюдателя, называется А) измерительный преобразователь; B) измерительный прибор; C) эталон; D) шкала; E) мера. $$$ 209. Результат измерения, полученный опытным путем, всегда несколько отличается от действительного значения измеренной величины, это отклонение называется: A) отклонением Баумана; B) интерпретацией сигнала в цифровой вид; C) интеграцией измеряемой величины; D) точностью измерения; E) погрешностью измерения. $$$ 210. Характеристики СИ (погрешность, вариация показаний, мощность потребляемая от объекта измерения и др.) оказывают влияние на А) результат преобразования; B) результат вычисления; C) результат измерения; D) результат сравнения; E) результат эксперимента. $$$ 211. Разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины А) относительная погрешность В) абсолютная погрешность С) приведенная погрешность D) основная погрешность E) дополнительная погрешность $$$ 212. Относительная погрешность равна (Х - измеренное значение, Хи - истинное) A) (Хи - Х)/Х; B) (Хи - Х)/Хи; С) (Х + Хи)/Хи; D) (Х - Хи)/Хи; E) (X + Xи)/X. 106 $$$ 213. Погрешность, выражаемая отношением максимальной абсолютной погрешности к конечному значению диапазона измерений, носит название... A) методической, B) случайной, C) грубой, D) систематической, E) приведенной. $$$ 214. Класс точности СИ может выражаться A) только одним числом; B) только дробью; C) одним числом или дробью; D) буквой; E) несколькими буквами. $$$ 215. Измерительный механизм преобразует электрическую энергию в A) перемещение прибора; B) тепловую энергию; С) световую энергию; D) механическую энергию; E) колебания корпуса. $$$ 216. Подвижной частью магнитоэлектрического механизма является A) рамка; B) спиральная пружина; С) растяжки; D) сердечник; E) корпус. $$$ 217. Измеряемый ток подводится к обмотке рамки магнитоэлектрического механизма через A) одну растяжку; B) 2 растяжки; С) 3 растяжки; D) 2 провода; E) 2 стержня. $$$ 218. Противодействующий момент в магнитоэлектрическом механизме создается A) спиральной пружиной; B) постоянным магнитом; С) магнитопроводом; D) сердечником; E) резинкой. $$$ 219. Успокоение подвижной части в магнитоэлектрическом механизме A) воздушное; 107 B) жидкостное; С) отсутствует; D) магнитоиндукционное; E) гравитационное. $$$ 220. Одним из достоинств магнитоэлектрических механизма является А) низкая чувствительность; B) малое потребление мощности; C) высокая стоимость; D) чувствительность к перегрузке; E) нечувствительность к ударам. $$$ 221. Стрелка магнитоэлектрического прибора перемещается A) хаотично; B) пропорционально измеряемой величине; C) в зависимости от температуры; D) в зависимости от давления; E) в зависимости от влажности. $$$ 222. Корпус измерительного прибора не служит для A) подвода тока; B) крепления всех частей механизма; C) защиты от повреждений; D) защиты от внешней среды; E) защиты от пыли. $$$ 223. Постоянный магнит в магнитоэлектрическом механизме служит для A) создания индукции в рабочем зазоре; B) крепления всех деталей; C) компенсации поля Земли; D) намагничивания рамки; E) размагничивания соседних деталей. $$$ 224. Магнитное поле в воздушном зазоре магнитоэлектрического механизма должно быть A) неравномерным; B) равномерным; C) эллиптическим; D) крестообразным; E) дельтавидным. $$$ 225. Магнитоэлектрический механизм предназначен для измерения A) постоянного тока; B) переменного тока; C) ВЧ тока; D) СВЧ тока; E) трехфазного тока. 108 $$$ 226. Основным достоинством магнитоэлектрического механизма является A) высокая стоимость; B) низкая надежность; C) громоздкость; D) высокая чувствительность; E) низкая перегрузочная способность. $$$ 227. Основным недостатком магнитоэлектрического механизма является A) высокая чувствительность; B) низкая перегрузочная способность; C) работа на постоянном токе; D) равномерная шкала; E) малое потребление мощности. $$$ 228. Противодействующий момент в логометре создается А) второй рамкой; В) дополнительной пружиной; С) постоянным магнитом; D) магнитопроводом; Е) не создается. $$$ 229. Форма сердечника и полюсных наконечников логометра выбирается так, чтобы индукция в воздушном зазоре была A) радиальной; В) равномерной; С) неравномерной; D) спиральной; Е) плоскопараллельной. $$$ 230. Логометр позволяет измерять A) соотношение моментов; B) сумму напряжений; C) сумму токов; D) отношение токов; E) сумму моментов. $$$ 231. Катушка электромагнитного механизма служит для A) создания магнитного поля; B) рассеивания тепла; C) создания противодействующего момента; D) компенсации поля Земли; E) крепления всех деталей. $$$ 232. Подвижный сердечник электромагнитного механизма выполнен из A) алюминия; 109 B) латуни; C) диэлектрика; D) полупроводника; E) магнитного материала. $$$ 233. Достоинством электромагнитного механизма является A) большая перегрузочная способность; B) высокая стоимость; C) сложность конструкции; D) громоздкость; E) высокая чувствительность. $$$ 234. Недостатком электромагнитного механизма является A) малое потребление мощности; B) неравномерная шкала; C) высокая чувствительность; D) сложность изготовления; E) высокая стоимость. $$$ 235. Подвижной частью электромагнитного механизма является A) катушка; B) диск; C) сердечник; D) пружина; E) основание. $$$ 236. Сколько спиральных пружин имеет электромагнитный механизм? A) одну; B) три; C) две; D) ни одной; E) четыре. $$$ 237. Какой ток может измерять электромагнитный механизм? А) только переменный; В) только постоянный; С) как переменный, так и постоянный; D)ток высокой частоты; Е) ток не измеряет. $$$ 238. Как расположены деления шкалы электромагнитного механизма? А) произвольно; В) равномерно; С) неравномерно; D) хаотично; Е) сначала убывают, затем возрастают. 110 $$$ 239. Работа электродинамического механизма основана на взаимодействии магнитных полей A) двух катушек; B) катушки и магнитопровода; C) трех катушек; D) двух катушек и магнита; E) катушки и Земли. $$$ 240. Сколько спиральных пружин имеет электродинамический механизм ? А) две; В) одну; С) три; D) ни одной; Е) четыре. $$$ 241. Какой ток позволяет измерять электродинамический механизм? A) только постоянный; B) как постоянный, так и переменный; C) только переменный; D) импульсный; E) ток не измеряет. $$$ 242. Достоинство ферродинамического механизма по сравнению с электродинамическим A) малое потребление мощности; B) высокая точность; C) сложность изготовления; D) широкий частотный диапазон; E) большая масса. $$$ 243. Достоинством электродинамического механизма является A) работа как на постоянном, так и переменном токах; B) работа только на постоянном токе; C) работа только на переменном токе; D) громоздкость; E) низкое потребление мощности. $$$ 244. Недостатком электродинамического механизма является A) малая потребляемая мощность; B) равномерная шкала; C) большая потребляемая мощность; D) малые габариты; E) работа как на переменном, так и постоянном токах. $$$ 245. Неподвижная катушка ферродинамического механизма расположена A) на магнитопроводе; B) на алюминиевом каркасе; 111 C) на постоянном магните; D) в воздухе; E) в жидкости. $$$ 246. Одним из достоинств ферродинамических механизмов является A) малый вращающий момент; B) узкий частотный диапазон; C) большой вращающий момент; D) низкая точность; E) низкая прочность. $$$ 247. Перемещение подвижной части электростатического механизма связано с изменением A) емкости; B) магнитного поля; C) сопротивления; D) индуктивности; E) массы. $$$ 248. Сколько спиральных пружин имеет электростатический механизм ? А) три; B) две; C) одну; D) ни одной; E) четыре. $$$ 249. Шкала электростатического механизма A) равномерная; В) равномерная в конце; С) равномерная в начале; D) равномерная только в середине; Е) нелинейная. $$$ 250. Достоинством приборов электростатической системы является A) большой вращающий момент; B) большая потребляемая мощность; C) малая потребляемая мощность; D) большие габариты; E) малые габариты. $$$ 251. Недостатком приборов электростатической системы является A) равномерная шкала; B) неравномерная шкала; C) влияние магнитного поля Земли; D) большая потребляемая мощность; E) малые габариты. 112 $$$ 252. Работа приборов выпрямительной системы невозможна без A) корпуса; B) магнитного поля Земли; C) выпрямителя; D) катушек индуктивности; E) батареи конденсаторов. $$$ 253. Недостаток приборов выпрямительной системы A) показания зависят от формы кривой тока; B) линейная шкала; C) большая масса; D) большие габариты; E) малая масса. $$$ 254. Мощность, потребляемая электростатическим механизмом на постоянном токе равна А) нулю; В) 5 Ватт; С) 100 Ватт; D) >100 Ватт; Е) >500 Ватт. $$$ 255. Прибор выпрямительной системы - это сочетание магнитоэлектрического механизма и A) резисторов; B) конденсаторов; C) диодов; D) индуктивностей; E) проводников. $$$ 256. Шкала прибора выпрямительной системы A) неравномерная в середине; B) неравномерная в начале; C) неравномерная в конце; D) равномерная; E) равномерная на узком участке. $$$ 257. Достоинство приборов термоэлектрической системы A) громоздкость; B) малые габариты; C) показания не зависят от формы кривой тока; D) показания определяются частотой тока; E) прибор работает только на постоянном токе. $$$ 258. Недостаток приборов термоэлектрической системы A) громоздкость; B) независимость показаний от частоты тока; 113 C) независимость показаний от формы кривой тока; D) нелинейность шкалы; E) линейность шкалы. $$$ 259. Термоэлектрический преобразователь состоит из нагревателя и A) термопары; B) терморезистора; C) варистора; D) позистора; E) термометра сопротивления. $$$ 260. Поверкой СИ называется установление его A) качества; B) стоимости; C) срока службы; D) пригодности к применению; E) комплектности. $$$ 261. Шкала приборов термоэлектрической системы A) равномерная; B) квадратичная; C) кубическая; D) логарифмическая; E) обратнологарифмическая. $$$ 262. Подвижной частью индукционного механизма является A) диск; B) катушка; C) кольцо; D) пружина; E) винт. $$$ 263. Основным элементом приборов индукционной системы является A) пластмассовый диск; B) полупроводниковый диск; C) турбинка; D) алюминиевый диск; E) ферромагнитный диск. $$$ 264. Постоянный магнит в счетчике электроэнергии служит для A) создания тормозного момента; B) намагничивания диска; C) компенсации поля Земли; D) размагничивания диска; E) ускорения вращения диска. 114 $$$ 265. Методы сравнения с мерой обеспечивают высокую A) погрешность измерения; B) точность измерения; C) скорость измерения; D) стоимость; E) наглядность. $$$ 266. Измерительные мостовые цепи могут питаться напряжением A) только постоянного тока; B) только переменного тока; C) как постоянным, так и переменным; D) сверхвысокой частоты; E) могут работать без питания. $$$ 267. Равновесие моста зависит от … A) напряжения питания моста; B) сопротивления нуль-индикатора; C) сопротивления плеч моста; D) частоты тока; E) напряжения питания моста и сопротивления нуль-индикатора. $$$ 268. Одинарный мост позволяет измерять сопротивление в диапазоне A) 10-8...1015 Ом; B) 10....108 Ом; C) 10000...1015 Ом; D) 0,0001...0,01 Ом; E) 0...10 Ом. $$$ 269. Для измерения каких сопротивлений предназначен двойной мост ? А) 10-8...1015 Ом; B) 10....108 Ом; C) 10-8...102 Ом; D) 10000...108 Ом; Е) 1000 ..5000 Ом. $$$ 270. Для измерения частоты применяется мост A) Максвелла; B) Шеринга; C) Уитстона; D) Вина; E) Максвелла-Вина. $$$ 271. В автоматических мостах уравновешивание осуществляется A) электродвигателем; B) электромагнитом; 115 C) электронагревателем; D) трансформатором; E) не осуществляется. $$$ 272. Мостовая цепь является преобразователем в напряжение A) тока; B) напряжения; C) влажности; D) ускорения; E) сопротивления. $$$ 273. Одной из основных частей автоматического моста является A) электродвигатель; B) подстроечный резистор; C) диаграмма; D) пишущий узел; E) отклоняющий ролик. $$$ 274. Самопишущие приборы предназначены для A) измерения и регистрации медленно изменяющихся величин; B) регистрации высокочастотных величин; C) записи результатов в тестовой форме; D) создания текстовых документов; E) записи результатов на магнитной ленте. $$$ 275. Быстродействие средства измерения - это A) частота изменения входной величины; B) число измерений в единицу времени; C) скорость переключения пределов измерения; D) время, затрачиваемое на подготовку к измерениям; E) время, затрачиваемое на обработку результатов. $$$ 276. Функция преобразования средства измерений - это… A) Отношение приращения выходного сигнала средства измерения к вызвавшему это приращение изменению входного сигнала; B) Область значений измеряемой величины, для которой нормированы дополнительные погрешности средства измерений; C) Наименьшее значения изменения входной величины, обнаруживаемое с помощью данного средства измерений; D) Статическая характеристика, описывающая функциональную зависимость между информативными параметрами выходных и входных сигналов средства измерений; E) Характеристика прибора, обратная чувствительности. $$$ 277. Прибор, на шкале которого нанесена A) магнитоэлектрическим; B) ферродинамическим; условное обозначение, является… 116 C) электростатическим; D) индукционным; E) электромагнитным. $$$ 278. Вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и электромагнитного поля катушки с током в измерительном механизме прибора… типа A) Магнитоэлектрического; B) Ферродинамического; C) Электромагнитного; D) Индукционного; E) Электродинамического. $$$ 279. Вращающий момент возникает в результате взаимодействия ферромагнитного сердечника подвижной части и электромагнитного поля катушки с током в измерительном механизме прибора … A) Магнитоэлектрического; B) Ферродинамического; C) Электростатического; D) Индукционного; E) Вибрационного; $$$ 280. Мера-это A) Измерительный механизм; B) Средство измерения, предназначенное для воспроизведения величины заданного размера; C) Единица измерения; D) Образцовая единица; E) Средство измерений. $$$ 281. Абсолютная погрешность измеряется в A) Амперах; B) Омах; C) Процентах; D) В измеряемой величине; E) Безразмерной величине $$$ 282. Наиболее эффективная схема выпрямления в измерительных приборах: A) Однополупериодная; B) Двухполупериодная трансформаторная; C) Двухполупериодная мостовая с 2-мя диодами и 2-мя резисторами; D) Двухполупериодная мостовая с 4-мя диодами; E) Емкостная $$$ 283. Измерительные генераторы предназначены для A) Вырабатывания испытательных сигналов; 117 B) Вырабатывания электрической энергии; C) Измерения частоты сигнала; D) Измерения амплитуды сигнала; E) Создания гармонической колебаний. $$$ 284 . Знак 2 обозначает A) Рабочую температуру; D) Рабочее давление; C) Погрешность измерения; D) Класс точности; E) Напряжение изоляции. $$$ 285. Измерительные мосты предназначены для A) Определение погрешности измерения; B) Определение значения неизвестной величины; C) Определения класса точности; D) Определение пробивного напряжения; E) Надежности прибора. $$$ 286. Шкала измерительного прибора может быть A) Равномерной; B) Неравномерной; C) Симметричной; D) Несимметричной; E) Все варианты. $$$ 287. Знак обозначает рабочее положение прибора A) Под углом 60 градусов; B) Горизонтально; C) Вертикально; D) Не имеет значения; E) Под углом 45 градусов. $$$ 288. Пластины Y в осциллографе A) Развертка сигнала по вертикали; B) Развертка сигнала по горизонтали; C) Синхронизация изображения; D) Усиления сигнала; E) Ослабления сигнала. $$$ 289. Виды измерений бывают A) Прямые, косвенные, универсальные; B) Простые, сложные; C) Точные, приближенные, комбинированные; D) Совокупные, совместные, равномерные; 118 E) Прямые, косвенные, совокупные, совместные. $$$ 290. Прибор, на шкале которого нанесено условное обозначение A) Ферродинамическим; B) Электростатическим; C) Магнитоэлектрическим; D) Индукционным; E) Электромагнитным. , является … $$$ 291. Напряжение, необходимое для создания временной развертки в осциллографе, поступает от … A) Сети; B) Внешнего генератора; C) Входного аттенюатора; D) Линии задержки; E) Входа. $$$ 292. Для измерения скорости угловых перемещений используют датчики, относящиеся к … A) Термопарам; B) Пирометрам; C) Тензопреобразователем; D) Индукционным преобразователям; E) Реостатным преобразователем. $$$ 293. Ширина диапазона генерируемых частот определяется A) Минимальной частотой; B) Максимальной частотой; C) Коэффициентом перекрытия; D) Минимальными и максимальными частотами; E) Паспортным значением генератора. $$$ 294. Генераторы низкочастотных сигналов вырабатывают сигналы A) Инфразвуковых частот; B) Звуковых частот; C) Ультразвуковых частот; D) Сверхзвуковых частот; E) Варианты А, В, С – вместе. $$$ 295. Осциллограф содержит A) Канал горизонтального отклонения, канал вертикального отклонения, электроннолучевую трубку; B) Каналы X, Y, Z; C) Канал Z и калибратор; D) Все вместе; E) Канал Z и канал управления яркостью. 119 $$$ 296. На рисунке приведена схема: A) Источника опорного напряжения; B) Двухполупериодного активного выпрямителя; C) Однополупериодного активного выпрямителя; D) Источника напряжения управляемого напряжением; E) Источника тока управляемого током; $$$ 297. Погрешность обусловленное отклонением внешних условии от нормальных, оговоренных в паспорте СИ называют: A) Инструментальной; B) Методической; C) Основной; D) Дополнительной; E) Случайной. $$$ 298. Выносные делители предназначены A) Повышение чувствительности; B) Усиление сигнала; C) Ослабления сигнала; D) Устранение помех; E) Защиты прибора. $$$ 299. Знак означает A) Противовес; B) Успокоитель; C) Корректор; D) Демпфер; E) Пружина. $$$ 300. Пластины Х в осциллографе предназначены для: A) Развертки сигнала по вертикали; B) Развертки сигнала по горизонтали; C) Синхронизации изображения; D) Усиления сигнала; E) Ослабления сигнала. 120 Ключи правильных ответов на тестовые задания по дисциплине “Аналоговые измерительные устройства” Номер Правильный Номер Правильный Номер Правильный вопроса ответ вопроса ответ вопроса ответ 1 A 41 B 81 D 2 C 42 A 82 D 3 D 43 A 83 A 4 B 44 C 84 E 5 A 45 A 85 B 6 C 46 C 86 E 7 D 47 A 87 C 8 B 48 C 88 A 9 E 49 E 89 E 10 C 50 C 90 C 11 B 51 B 91 A 12 D 52 C 92 D 13 E 53 A 93 D 14 C 54 A 94 B 15 D 55 C 95 A 16 A 56 B 96 D 17 B 57 C 97 D 18 A 58 D 98 C 19 D 59 A 99 C 20 B 60 D 100 B 21 B 61 B 101 D 22 A 62 A 102 C 23 A 63 D 103 E 24 B 64 A 104 C 25 A 65 B 105 A 26 D 66 C 106 B 27 B 67 C 107 A 28 A 68 B 108 C 29 C 69 C 109 A 30 D 70 D 110 A 31 A 71 A 111 B 32 E 72 E 112 E 33 A 73 A 113 A 34 B 74 A 114 E 35 C 75 B 115 A 36 A 76 D 116 B 37 C 77 A 117 C 38 C 78 A 118 C 39 A 79 B 119 C 40 A 80 B 120 B 121 Номер вопроса 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 Правильный ответ B E A A C B B B D E C C E C D B A C C A E A E E C A E C D A C B A B D A D B A D Номер Правильный Номер Правильный Номер Правильный вопроса ответ вопроса ответ вопроса ответ 161 B 196 C 231 A 162 D 197 D 232 E 163 A 198 C 233 A 164 A 199 C 234 B 165 C 200 B 235 C 166 D 201 A 236 A 167 B 202 C 237 C 168 A 203 D 238 C 169 D 204 B 239 A 170 C 205 A 240 A 171 C 206 C 241 B 172 E 207 D 242 A 173 A 208 B 243 A 174 A 209 E 244 C 175 D 210 C 245 A 176 A 211 B 246 C 177 C 212 D 247 A 178 D 213 E 248 C 179 C 214 C 249 E 180 B 215 D 250 C 181 D 216 A 251 B 182 C 217 B 252 C 183 C 218 A 253 A 184 A 219 D 254 A 185 E 220 B 255 C 186 B 221 B 256 B 187 A 222 A 257 C 188 B 223 A 258 D 189 B 224 B 259 A 190 A 225 A 260 D 191 A 226 D 261 B 192 A 227 B 262 A 193 A 228 A 263 D 194 E 229 C 264 A 195 A 230 D 265 B 122 Номер вопроса 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 Правильный ответ C C B C D A E A A B D A A B B D D A E B E C A E C A D D B A D D C C B