Информационно измерительные технологии

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

 «Информационно измерительные технологии »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       ОГЛАВЛЕНИЕ

Задачи  для самостоятельного решения……………………………3

Тестовые  задания………………………………………………….....9

 Список использованной литературы……………………………..11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачи  для самостоятельного решения

 

1. Прибор показывает 9,9 А. Действительная величина тока 10 А. Определить погрешности и поправку. Шкала прибора на 20 А.

-Определение поправки: Поправка прибора А – это разность между действительным значением измеряемой величины и показанием прибора, т.е.

ΔА = А – А₁

ΔА = 9,9-10= -0,1 А

Определение погрешности:

Приведенная погрешность – это  отношение абсолютной погрешности  к верхнему пределу измерения  прибора.

 

 

Поправка равна абсолютной погрешности, взятой с обратным знаком.

ΔА = - ΔА

отсюда : 

 

2. Определить сопротивление шунта к амперметру с внутренним сопротивлением 0,016 ом, если показания прибора нужно увеличить в пять раз.

-Распределение токов в рамке амперметра I_a и в шунте I_ш обратно пропорционально их сопротивлениям:

 

Изменяемый ток равен сумме  токов:

I= I_a+ I_ш

Выразим ток в шунте из первой формулы и подставим это значение во вторую:

 

I= I_a+ I_a = I_aК

Коэффициент К - называют коэффициентом шунтирования. Он показывает, во сколько раз нужно увеличить показания амперметра с шунтом, чтобы получить измеряемый ток.

К= 1+

Отсюда находим сопротивление  шунта:

R_ш =

R_ш = ₌ = = 0,004 Ом

 

3.  К амперметру включен шунт, сопротивление которого в 25 раз меньше сопротивления  прибора.  Какой ток  протекает  в  цепи, если  амперметр  показал 3А?

-Распределение токов в рамке амперметра I_a и в шунте I_ш обратно пропорционально их сопротивлениям:

 

Изменяемый ток равен сумме  токов:

I= I_a+ I_ш

Выразим ток в шунте из первой формулы и подставим это значение во вторую:

 

I= I_a+ I_a = I_aК

 

Коэффициент К - называют коэффициентом шунтирования. Он показывает, во сколько раз нужно увеличить показания амперметра с шунтом, чтобы получить измеряемый ток.

К= 1+

 

К= 1+ = 26

Тогда ток в цепи:

I = 3*26 = 78 А

 

4.  Вольтметром на 15 В нужно измерить напряжение  120 В. Определить величину  добавочного сопротивления,  если  внутреннее сопротивление  вольтметра 2000 ом.

-Максимальный ток, протекающий через вольтметр:

I=

I = =0,0075 А 

Падение напряжения на добавочном сопротивлении должно составить:

U_д= U-U_v

U_д = 120-15 = 105 В 

 

Отсюда добавочное сопротивление:

R_д =

R_д = = 14000 Ом =14 кОм

 

 

 

5.  Частотомер на 127 В обладает сопротивлением 8000 ом. Каково должно быть добавочное сопротивление, чтобы этот частотомер можно было включить в сеть 220 В?

-В частотомере и добавочном сопротивлении сила тока одинакова, так как они включены последовательно:

 I_с=I_д

Поэтому :

U_ч = IR_ч , U_д = IR_д и U = nU_ч = nIR_ч

При последовательном соединении напряжение на участке равно  сумме напряжений на отдельных резисторах участка, т.е. U = U_ч + U_д. Следовательно, nIR_ч = IR_ч + IR_д. Отсюда: 

Rд= (n−1) Rч.

где n – число, показывающее во сколько раз расширяются пределы измерения прибора.

n = = 1,73

Отсюда добавочное сопротивление:

R_д = (1,73-1) 8000 = 0,73*8000 = 5840 Ом

 

6.  Каковы погрешности однофазного ваттметра,  показывающего 60 вт при напряжении 120 В, токе 0,6 А и cos j = 0,83

Рассчитать полную мощность как истинное значение по формуле:

P= U I cosφ

P = 120*0,6*0,83 = 59,76 Вт

Поправка прибора δА – это разность между действительным значением измеряемой величины и показанием прибора, т.е.

δА = А – А₁

δА = 59,76 - 60= -0,24 Вт

Поправка равна абсолютной погрешности, взятой с обратным знаком.

δА = - ΔА

Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к измеренному значению измеряемой величины :  

 

 

7. Вольтметр включен через измерительный трансформатор 3000/100 В. Определить напряжение на стороне высоковольтных шин. если вольтметр показал 95 В.

- Коэффициент трансформации трансформатора n определяется отношением напряжения U₁  к напряжению U₂:

 

n = w₁/w₂ =  U₁/U₂  

n = 3000/100 = 30

отсюда напряжение на стороне высоковольтных шин : 

95 * 30 = 2850 В

 

8. Амперметр, включенный через трансформатор тока  150/5 А, показал 4 А. Определить ток в первичной цепи.

- Коэффициент трансформации трансформатора n определяется отношением тока I₁ к току I₂:

 

n = w₁/w₂  = I₁/I₂ 

n = 150/5 = 30

отсюда ток в первичной цепи:

4*30 = 120 А

 

9. Амперметр на  10 А, шкала  которого  имеет 100 делений, включен через трансформатор тока 500/5 А. Показания амперметра 42 деления. Определить ток в первичной цепи трансформатора.

- коэффициент трансформации трансформатора n определяется отношением тока I₁ к току I₂:

 

n = w₁/w₂  = I₁/I₂ 

n = 500/5 = 100

Для определения цены  деления шкалы прибора необходимо из значения верхней границы шкалы вычесть значение нижней границы шкалы и результат разделить на количество делений:

= 0,1

отсюда показания прибора:

42*0,1 = 4,2

отсюда ток в первичной цепи:

4,2*100 = 420 А

 

10. Трехфазный  ваттметр включен  через измерительные трансформаторы напряжения 3000/100 В и тока 50/5 А. Определить мощность первичной цепи если ваттметр показал 150 вт.

- Коэффициенты трансформации n для трансформаторов тока и напряжения

n₁ = w₁/w₂ =  U₁/U₂  

n₁ = 3000/100 = 30

n₂ = w₁/w₂  = I₁/I₂ 

n₂ = 50/5 = 10

мощность первичной  цепи:

150*30*10 = 45000 Вт = 45кВт 

 

 

11. Ваттметр на 150 В, 5А, 150 делений включен через измерительные трансформаторы 3300/100 В и 600/5 А. Вычислить мощность первичной цепи, тока и напряжения: показание ваттметра 72 деления.

-Коэффициенты трансформации n для трансформаторов тока и напряжения:

n₁ = w₁/w₂ =  U₁/U₂  

n₁ = 3300/100 = 33

n₂ = w₁/w₂  = I₁/I₂ 

n₂ = 600/5 = 120

шкала прибора:

150*5= 750

цена деления шкалы прибора:

= 5

показания прибора:

72*5 = 360

мощность первичной  цепи:

360*33*120 = 1425600 Вт 

 

 

 

 

12. Однофазный ваттметр на 150 В, 5 А, 250 делений включен в трехфазную систему с равномерной нагрузкой через измерительные трансформаторы:3300/100В и 40/5 А. Определить мощность трехфазной сети, если ваттметр показал 50 делений.

- Коэффициенты трансформации n для трансформаторов тока и напряжения:

n₁ = w₁/w₂ =  U₁/U₂  

n₁ = 3300/100 = 33

n₂ = w₁/w₂  = I₁/I₂ 

n₂ = 40/5 = 8

шкала прибора:

150*5= 750

цена деления шкалы прибора:

= 3

показания прибора:

50*3 = 150

 мощность трёхфазной сети:

150*33*8* = 150*33*8*1,73 = 68508 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тестовые задания по информационно-измерительной  технике

 

1. Простейшими измерительными преобразователями  тока и напряжения являются: 
- шунты и добавочные сопротивления

 
2. К какому виду погрешностей  относится величина, равная разности  между измеренным x и истинным x_и значениями измеряемой величины? 
- абсолютная погрешность 
 
3. Принцип действия каких приборов основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых электромагнитами и вихревыми токами, индуцируемыми в подвижном алюминиевом диске. 
-индукционной системы 
 
4. Какие средства измерений относятся к устройствам для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для передачи, преобразования, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем? 
- измерительные преобразователи 
 
5. Работа каких измерительных приборов основана на принципе взаимодействия катушки с током и магнитного потока постоянного магнита?  
- магнитоэлектрической системы 
 
6. Какой измерительный прибор представляет собой сочетание измерительного преобразователя на микросхемах и магнитоэлектрического измерителя? 
- аналоговый электронный вольтметр 
 
7. Как называется последовательность символов, подчиняющихся особому закону, с помощью которого условно отображают числовые значения измеряемой величины?  
- цифровой код. 
 
8. Приведено выражение , где v – относительная погрешность. Что означает это выражение? 
- точность 
 
9. Приведённая погрешность амперметра равна 0,1%. Номинальный ток 100 мА. Сколько делений должна иметь вся шкала прибора? 
- 1000 
 
10. Мощность определяется косвенным методом через прямые измерения напряжения и сопротивления. При этом погрешность вольтметра составляет 2%, а погрешность омметра 3%.Какова будет максимальная погрешность измерения мощности (результат округлить до целого числа)? 
- 3% 

 

11. Цифровой вольтметр имеет  погрешность 2%, время измерения  0,0001. Каково «мёртвое время» прибора? 
- 0,0004

 
12. Сколько измерений надо провести, чтобы в конечной точке шкалы  измерить напряжение со случайной  погрешностью 0,3 %., если вольтметр  с верхним пределом измерений  10 В характеризуется приведённой случайной погрешностью 3 %? 
- 100

 
13. Ставится задача измерить напряжение  с наибольшей точностью. Каким методом можно воспользоваться?

- замещения

 
14. Чем определяется увеличение  разрешающей способности средства  измерения? 
- уменьшением погрешности измерения и расширением рабочего диапазона 
 
15. Какие составляющие включает в себя измерительная процедура? 
- всё 
 
16. Чем обуславливается погрешность при цифровом преобразовании? 
-временем выполнения алгоритма преобразования АЦП 
 
17. По какой формуле определяется приведённая погрешность измерения?  
x – текущее значение измеряемой величины; x_Н – номинальное значение;  
A – абсолютная погрешность. 
-

 
                   

 

 

 

 

 

 

 

 

                       Список использованной литературы

 

1.Калашников В.И. Информационно-измерительная техника и технологии: Учебник для вузов \ В.И.Калашников, С.В.Нефедов, А.Б.Путилин и др.; Под редакцией Г.Г.Раннева, - М.: Высшая школа, 2001.

2. Капиев Р.Э. Измерительно-вычислительные комплексы. Р.Э. Капиев Л., Энергоатомиздат, 1988 г.

3. Ломоносов В. Ю. Электротехника \ В. Ю. Ломоносов, К. М. Поливанов, О. П. Михайлов. — М.: Энергоатомиздат, 2011.

4. Манаев К.М. Приборы и методы электрических измерений.: Учеб. пособие для вузов в 2 т. \ К.М.  Манаев – Махачкала.: Изд.: “Юпитер”, 1998.

5. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: М.П.  Цапенко – М.: Энергоатомиздат, 1985.

6 Борисов  Ю.М. Электротехника: Учебник для  вузов. – 2-е изд., пере-раб.– М: Энергоатомиздат, 1985. – 335 с.

7 Блажкин А.Т. Общая электротехника: Учебн. пособ. для неэлектро-техн. спец. вузов. /А.Т.Блажкин, В.А.Бесекерский и др. – 4-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 159 с.

8 Глазенко Т.А., Прянишников В.А. Электротехника и основы элек-троники. – М.: Высшая школа, 1996. –356 с.