Коробов В.М

Методические указания и сборник задач

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Коробов В.М.

для подготовки бакалавров по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» (профили «Электропривод и автоматика»

и «Электроснабжение»)

Рекомендовано к изданию кафедрой теоретических основ электротехники

Псковского государственного университета

Псков

Псковский государственный университет

УДК 621.3.08

ББК 31.221

К 68

Рекомендовано к изданию кафедрой теоретических основ электротехники

Псковского государственного университета

Рецензент:

- И.Н.Козырев., к.т.н., доцент, заведующий кафедрой электроэнергетики Псковского государственного университета

К 68 Информационно-измерительная техника: Методические указания и сборник задач для подготовки бакалавров по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» (профили «Электропривод и автоматика» и «Электроснабжение»). – Псков: Псковский государственный университет, 2014. – 50 с.

Методические указания и сборник задач «Информационно-измерительная техника предназначены для подготовки бакалавров по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» (профили «Электропривод и автоматика» и «Электроснабжение»). Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой данного учебного курса и соответствуют требованиям к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированных специалистов, установленным Государственным образовательным стандартом.

В методических указаниях приведены основные характеристики электроизмерительных приборов и измерительных преобразователей, расчетные формулы и соотношения, примеры решения типовых задач, контрольные вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов.

УДК 621.3.08

ББК 31.221

© Коробов В.М., 2014

© Псковский государственный университет, 2014

Оглавление

Предисловие. 4

Содержание дисциплины.. 5

Общие указания к выполнению контрольного задания. 6

1. Характеристики электроизмерительных аналоговых. 9

приборов. Основные формулы и соотношения. 9

2. Расчет погрешностей измерений. 12

3. Расширение пределов измерения. 18

4. Магнитоэлектрические выпрямительные приборы.. 21

5. Мосты сопротивлений. 22

6. Измерение сопротивления на постоянном токе с помощью.. 23

амперметра и вольтметра. 23

7. Измерение сопротивления на переменном токе. 24

с помощью амперметра, вольтметра и ваттметра. 24

8. Измерение сопротивления одним прибором, 25

если известно сопротивление прибора. 25

9. Измерение мощности и энергии электрического тока. 26

10. Задачи. 28

Литература. 55

Предисловие

Основными целями изучения дисциплины «Информационно-измерительная техника» является формирование знаний:

- об основных методах измерения электрических величин;

- об основных видах измерительных приборов и преобразователей, их устройстве и уравнениях;

- о влиянии измерительных приборов на результат и точность измерения;

- о метрологических характеристиках приборов и расчете аппаратурной составляющей погрешности измерения;

- об измерении физических величин электрическими методами и схемах измерений.

Основными задачами изучения дисциплины является освоение обучающимися:

- принципов работы и устройства электроизмерительных приборов;

- расчета измерительных преобразователей к приборам с целью расширения их пределов измерения и области применения;

- составление измерительных схем и подборка необходимых средств измерений для осуществления конкретного измерительного эксперимента и обеспечения заданной точности измерений;

- использование средств вычислительной техники для обработки результатов измерений;

- способов и методов организации и проведения измерительного эксперимента, выбора технического, метрологического и математического обеспечения конкретных измерений;

- основных алгоритмов обработки результатов и планирования измерительного эксперимента.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

– готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции;

– способность владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, готовностью использовать компьютер как средство работы с информацией;

– способность демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовность использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

– готовность использовать информационные технологии в своей предметной области;

– способность использовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических и электротехнических объектов и систем и происходящих в них процессов;

– способность использовать правила техники безопасности, производственной санитарии, пожарной безопасности и нормы охраны труда;

– способность контролировать режимы работы оборудования объектов

электроэнергетики;

– способность выполнять экспериментальные исследования по заданной методике, обрабатывать результаты экспериментов.

Содержание дисциплины

Тема 1. Сигналы измерительной информации. Средства измерений, их определение. Структурные схемы и свойства средств измерений. Методы и способы измерений. Метрологические характеристики средств измерений.

Тема 2. Измерительные преобразователи электрических и неэлектрических величин. Уравнения преобразования. Характеристики измерительных преобразователей.

Тема 3. Аналоговые электромеханические измерительные приборы. Виды и область применения. Основные статические и динамические характеристики. Нормируемые метрологические характеристики. Измерение токов, напряжений, параметров электрических цепей, электрических мощности и энергии, характеристик магнитных полей с помощью аналоговых электромеханических измерительных приборов.

Тема 4. Электронные аналоговые приборы и преобразователи. Область их применения. Регистрационные приборы, осциллографы, анализаторы спектра.

Тема 5. Цифровые измерительные приборы и преобразователи. Приборы времяимпульсного преобразования, поразрядного уравновешивания, интегрирующие вольтметры. Измерение частоты, сдвига фаз, напряжения и параметров цепей цифровыми приборами. Погрешности цифровых приборов.

Тема 6. Приборы уравновешивания. Общая теория мостовых схем. Мосты постоянного и переменного токов. Измерение параметров электрических цепей с помощью мостов. Применение неуравновешенных мостов для измерения неэлектрических величин. Погрешности мостовых схем. Компенсаторы постоянного и переменного токов. Измерение электрических и магнитных величин с помощью компенсаторов. Автоматические приборы аналогового и цифрового типа на базе мостов и компенсаторов.

Тема 7. Информационные измерительные системы и измерительно-вычислительные комплексы. Основные структуры, характеристики и область применения.

Общие указания к выполнению контрольного задания

Учебным планом дисциплины предусмотрено выполнение студентами контрольного задания, которое включает в себя подготовку теоретического вопроса (реферата) и решение задач.

Для успешного выполнения контрольного задания необходимо изучить лекционный курс по данной дисциплине, теоретическую часть и примеры решения задач из данного учебного пособия, в письменном виде подготовить реферат и решить четыре задачи.

Тема реферата выбирается произвольно в соответствии с содержанием дисциплины и вопросами по курсу «Информационно-измерительная техника, а номера задач – по таблице 1. Номер варианта соответствует сумме трех последних цифр номера зачетной книжки.

Контрольное задание выполняется в печатном или рукописном виде в соответствии с общими правилами оформления расчетно-графических, контрольных и курсовых работ.

Контрольные вопросы по курсу “Информационно-измерительная техника”

1. Виды средств измерений.

2. Основные характеристики электроизмерительных приборов и преобразователей. Условные обозначения систем приборов.

3. Классы точности приборов. Порядок и принципы их введения.

4. Классификация и краткая характеристика погрешностей измерений.

5. Классификация и краткая характеристика методов измерений.

6. Электромагнитный измерительный механизм. Принцип работы, уравнение, его характеристики. Приборы ЭМ системы.

7. Приборы магнитоэлектрической системы. Их уравнения. Измерение токов и напряжений приборами магнитоэлектрической системы.

8. Магнитоэлектрический логометр. Его уравнение. Примеры применения логометров.

9. Электродинамические измерительные приборы. Их уравнение для цепей постоянного и переменного токов. Область применения. Измерение токов и напряжений приборами ЭД системы.

10. Ферродинамические измерительные приборы. Уравнение. Их применение для измерения токов, напряжений и мощности.

11. Электростатические измерительные приборы. Их уравнение. Основные характеристики. Измерение напряжений с помощью приборов ЭС системы.

12. Электрические преобразователи. Шунты, добавочные резисторы, делители напряжения. Уравнения преобразования.

13. Выпрямительные преобразователи средневыпрямленного значения. Погрешности выпрямительных преобразователей.

14. Выпрямительные преобразователи амплитудного значения.

15. Выпрямительные амперметры и вольтметры средневыпрямленного значения.

16. Измерительные усилители, требования к ним.

17. Структурные схемы и принцип работы электронных вольтметров постоянного напряжения.

18. Структурные схемы и принцип работы электронных вольтметров переменного напряжения.

19. Меры, их характеристики.

20. Измерительные трансформаторы. Их режимы работы. Погрешности измерительных трансформаторов.

21. Компенсаторы переменного тока. Устройство. Принцип работы. Назначение.

22. Компенсаторы постоянного тока. Устройство. Принцип работы. Назначение.

23. Измерение мощности постоянного однофазного тока с помощью ЭД и ФД ваттметров.

24. Измерение активной и реактивной мощности в 3-фазных цепях. Схемы включения ваттметров.

25. Измерение сопротивлений в цепях постоянного тока с помощью омметров и мегомметров.

26. Мосты постоянного тока. Уравнения равновесия. Измерение сопротивлений с помощью мостов.

27. Измерение параметров цепей с помощью куметров.

28. Мосты переменного тока. Уравнения равновесия. Измерение параметров цепей переменного тока с помощью мостов.

29. Основные узлы цифровых приборов.

30. Цифровые частотометры и периодметры.

31. Цифровые интегрирующие вольтметры.

32. Цифровые вольтметры время-импульсного преобразования.

33. Измерение неэлектрических величин электроизмерительными приборами.

34. Обработка результатов технических измерений.

35. Компьютерные измерительные системы. Структура, основные характеристики и область применения.

Таблица 1.

Номер варианта	Номера задач	Номер варианта	Номера задач
	1,35,65,101		21,51,84,119
	2,36,66,102		22,52,85,120
	3,39,67,103		23,53,88,121
	5,40,69,104		24,54,89,122
	11,41,71,105		25,55,90,124
	12,42,72,106		26,56,91,125
	13,43,73,107		27,57,92,126
	14,44,74,108		28,58,93,127
	15,45,75,113		29,59,94,128
	16,46,77,114		30,60,95,129
	17,47,79,115		31,61,96,130
	18,48,80,116		32,62,97,131
	19,49,81,117		33,63,98,132
	20,50,82,118		34,64,99,133

Дата добавления: 2014-11-20