Geum.ru

Рабочая программа дисциплины мерительные устройства систем управления

Вид материалаРабочая программа
Подобный материал:
1   2   3

Контрольное задание № 1

Задача 1

Расчет абсолютных, относительных, приведенных погрешностей, класса точности, цены деления, чувствительности, потребляемой мощ­ности приборов.

0. Определить класс точности амперметра с пределом измерения 1 А, поверяемого с помощью компенсатора постоянного тока. Поверяе­мым токам амперметра 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 А соответствуют зна­чения токов компенсатора 0,2038; 0,3978; 0,6009; 0,8021; 0,9982 А.

1. Определить класс точности магнитоэлектрического миллиамперметра с конечным значением шкалы 0,5 мА для измерения тока О,1 -0,5 мА так, чтобы относительная погрешность измерения тока не пре­вышала 1%.

2. Основная приведенная погрешность показаний магнитоэлектри­ческого прибора 0,4%. Какова погрешность прибора при отклонении стрелки на 75, 50, 25 и Ь% его шкалы?

3. Для измерения напряжения 50 В имеются четыре вольтметра класса точности и номинального значения напряжения соответственно: первый - 1,0; 60 В; второй - 1,0; 75 В; третий - 0,5; 150 В; четв­ертый - 0,1; 300 В. Какой из них обеспечит минимальную относитель­ную погрешность измерения?

4. Магнитоэлектрический прибор имеет сопротивление рамки 20 Ом, шкалу на 100 делений и чувствительность по току 2дел/мА. Определить предел измерения по напряжению и цену деления прибора в вольтах.

5. Миллиамперметр рассчитан на ток 200 мА и имеет чувствитель­ность 0,5 дел/мА. Чему равны число делений шкалы, цена деления и измеренный ток, если стрелка прибора отклонилась на 30 делений?

6. Сопротивление электромагнитного вольтметра класса точности 0,5 равно 5 кОм, его номинальный ток - 30 мА, шкала прибора имеет 150 делений. Определить предел измерения вольтметра, цену деления, наибольшую допустимую абсолютную погрешность показаний и номиналь­ную мощность, потребляемую вольтметром.

7. Истинное значение тока в цепи 5,23 А. Амперметр с верхним пределом измерения 10 А показал ток 5,3 А. Определить: а) абсолют­ную погрешность прибора; б) поправку; в) относительную погрешность прибора; г) основную приведенную погрешность прибора.

8. Магнитоэлектрический милливольтметр, с номинальным напряже­нием 50 мВ имеет сопротивление 10 кОм и шкалу прибора на 50 деле­ний. Класс точности 0,5, Определить максимальную абсолютную и от­носительную погрешности измерения, если стрелка прибора отклони­лась на 25 делений.

9. Магнитоэлектрический прибор имеет сопротивление рамки 10 Ом, шкалу на 100 делений и номинальное напряжение 100 мВ. Определить его чувствительность и цену деления по току и напряжению.


Задача 2

Расчет выходных токов выпрямительных преобразователей с уче­том формы кривой измеряемого тока.

0. В цепь переменного тока прямоугольной симметричной формы с амплитудным значением 10 мА и частотой 50 Гц включен выпрямитель­ный миллиамперметр с двухполупериодной схемой выпрямления. Шкала прибора градуирована в среднеквадратических значениях синусоидаль­ного тока. Определить: 1) показания прибора; 2) действительное значение измеряемого тока, определяемое формой его кривой 3) относительную погрешность измерения.

1. Определить показания выпрямительного миллиамперметра с однополупериодной схемой выпрямления, включенного в цепь постоянного тока 10 мА. Шкала прибора градуирована в среднеквадратических зна­чениях синусоидального тока.

2. Во сколько раз действующее значение измеряемого синусоидаль­ного тока больше среднего значения (постоянной составляющей) на ко­торый реагирует выпрямительный миллиамперметр: 1) с однополупериодной схемой выпрямления ; 2) с двухполупериодной мостовой схемой выпрямления?

3. Решить предыдущий пример с двухполупериодной схемой выпрям­ления, два диода которой с соединенными анодом и катодом заменены на два резистора величиной R каждый, а внутреннее сопротивление миллиамперметра - R(ИМ). Шкала прибора градуирована в действующих значениях синусоидального тока.

4. В цепь однополярного переменного тока пилообразной формы с амплитудой 50 мА, длительностью импульсов 20 мс и периодом повто­рения 50 мс включен выпрямительный миллиамперметр с однополупериодной схемой включения. Шкала прибора градуирована в среднеквадратических значениях синусоидального тока. Определить: 1) показание прибора; 2) действительное значение измеряемого тока, определяемое формой его кривой; 3) относительную погрешность измерений.

5. Несинусоидальный ток с амплитудным значением 7 мА, коэффи­циентом формы 1,57 и коэффициентом амплитуды 2,О измеряется выпрямительным миллиамперметром с однополупериодной схемой выпрямления. Шкала прибора градуирована в среднеквадратических значениях сину­соидального тока. Определить: 1) показание прибора;2) действитель­ное значение измеряемой величины с учетом поправки, определяемой формой кривой тока.

6. Решить предыдущий пример, если выпрямительный миллиампер­метр, имеет двухполупериодную схему выпрямления.

7. Определить показания миллиамперметра с однополупериодной схемой выпрямления, включенного в цепь переменного тока, имеющего три формы: 1) синусоида; 2) пульсирующей на выходе однополупериодного выпрямителя. Амплитуда тока 14,1 мА. Шкала прибора градуиро­вана в действующих значениях синусоидального тока.

8. Определить показания миллиамперметров магнитоэлектрического, термоэлектрического, выпрямительного с одно-двухподупериодными схе­мами выпрямления, включенных в цепь тока, имеющего форму однополярных прямоугольных импульсов с амплитудой 100 мА, длительностью импульсов 10 мкс, периодом повторений 1 мс.

9. Определить показания миллиамперметров магнитоэлектрического и выпрямительного с однополупериодной схемой выпрямления со шкалой, градуированной в действующих значениях синусоидального тока, включенных в цепь переменного тока, имеющего формы: 1) треугольную сим­метричную; 2) прямоугольную симметричную. Амплитуда тока 30 мА, частота 50 Гц.


Задача 3

Расчет мостовых схем.

0.Определять значение индуктивности L(х), сопротивление R(x) в цепи уравновешенного моcта, если параметры образцовой катушки L(0)=100мГн, R(0)=3 Ом, а сопротивления двух других плеч места равны 20 Ом и 10 Ом.

1. Определить входные сопротивления уравновешенного моста со стороны зажимов диагонали питания и со стороны зажимов диагонали указателя равновесия, если известно, что L(x)=0,01 Гн, R(x)=10 Ом, параметры образцовой емкости C(0)=1 мкФ, R(0)=1000 Ом, а сопротивления двух других плеч моста равны по 100 Ом.

2.Определить значение измеряемой емкости C(x) в цепи уравновешенного моста при образцовой емкости C(0)=1 мкФ и сопротивлениях плеч моста, равных 300 Ом и 1500 Ом.

3. Определить R(x) и C(x) для уравновешенной мостовой схемы, ес­ли известно, что параметры образцовой емкости R(0)=1000 Ом, С(0)=0,1 мкФ, а сопротивления двух других плеч равны 100 Ом и 200 Ом. ( R(0) и C(О) соединены последовательно).

4. Определить значение индуктивности L(x), сопротивления R(x), добротности Q(x) в цепи уравновешенного моста, если параметры образцовой емкости С(0)=1 мкФ, R(0)=100 Ом ( С(0) и R(0) включены па­раллельно), значения сопротивлений двух других плеч равны 100 Ом и 1000 Ом, а частота питающего напряжения 1000 Гц.

5. Определить входное сопротивление уравновешенного моста со стороны зажимов диагонали питания и со стороны зажимов указателя равновесия, если известно, что R(x)=2,5 Ом, X(x)=30 Ом, параметры образцовой индуктивности R(0)=5 Ом, Х(0)=60 Ом, а сопротивления двух других плеч моста равны 10 Ом и 20 Ом.

6. Определить емкость С(x) и тангенс угла потерь конденсатора в цепи уравновешенного моста, если параметры образцовой емкости R(0)=10 Ом, С(0)=0,1 мкФ ( R{0) и С(0) соединены последовательно), со­противления плеч моста равны 1000 Ом и 500 Ом, частота питающего напряжения 1000 Гц.

7. Определить значения R(x) и L(x) в цепи уравновешенной мосто­вой схемы, если известно, что параметры образцового конденсатора C(0)=1 мкФ, R(0)=1000 Ом, а сопротивления двух других плеч моста 100 Ом и 100 Ом.

8. Мостовая схема переменного тока уравновешена при значении образцовой емкости C(0)=0,1 мкФ, сопротивления плеч моста 100 Ом и 500 Ом, Определить величину неизвестной емкости C(X).

9. Мостовая цепь, состоящая из измеряемой и образцовой индуктивностей и двух резисторов уравновешена.5 Определить R(x) и L(x), если известно, что R(0)=5 Ом, L(0)=0,1 Гн, сопротивления плеч моста рав­ны 10 Ом и 20 Ом.


Контрольное задание N 2


Задача 1

Расчет амплитудных среднеквадратичных средневыпрямленных значений напряжений наблюдаемых сигналов.

О. Амплитудному значению исследуемого напряжения соответствует на экране осциллографа отрезок длиной 45 мм. Для калибровки на вход Y осциллографа подано синусоидальное напряжение 10 В. Чему равна амплитуда исследуемого напряжения, если двойной амплитуде калиброванного напряжения соответствует отрезок длиной 50 мм?

1. Определить, при каких значениях коэффициента деления вынос­ного делителя K получены на калиброванной шкале коэффициента отк­лонения луча по вертикали значения 0,5; 0,2; 0,1 В/дел, если на открытый вход осциллографа подается калиброванное напряжение по форме, близкое "меандру" с частотой 2 кГц, размахом напряжения 50 мВ. Этот сигнал при K аттенюатора равном 1, отклоняет луч по вер­тикала на 5 делений.

2. Определить для условия предыдущего примера, при каких зна­чениях K получены значения 0,05; 2; 5 В/дел на калиброванной шкале коэффициента отклонения осциллографа.

3. Определить амплитудное, среднеквадратичное и средневыпрямленное значения импульса пилообразной однополярной формы, если от­клонение луча по вертикали 7 делений, а на один период по горизон­тали - 6 делений; коэффициент отклонения равен 0,1 В/дел, длитель­ность калиброванной развертки 0,1 мкс/дел.

4. В условиях предыдущего примера изменилась форма сигнала. На экране осциллографа наблюдаются импульсы пилообразной формы дли­тельностью 4 деления с периодом следования 8 делений и амплитудой 8 делений. Определить амплитудное, среднеквадратичное и средневы­прямленное значения сигнала при его подключении на открытый и за­крытый входы осциллографа.

5. Измеряемое напряжение синусоидальной формы подается на вход Y осциллографа через аттенюатор с коэффициентом деления 1:10. Ко­эффициент отклонения C(Y)=5 В/дел, удвоенное амплитудное значение сигнала - 8 делений. Определить амплитудное, среднеквадратичное и средневыпрямленное значения измеряемого напряжения.

6. Определить амплитудное, среднеквадратичное и средневыпрямленное значения идеального однополярного прямоугольного импульса, полученного на экране ЭО, если коэффициент отклонения 0,5 В/дел, длительность калиброванной развертки 1 мс/дел, амплитуда импульса - 4 деления, его длительность - 2 деления, период повторений – 8 делений.

7.Измеряемое напряжение синусоидальной формы от генератора подается на вход Y1, а калибровочное напряжение типа "меандр" от внутреннего источника - на вход Y2 двулучевого осциллографа, коэффициент деления аттенюатора в первом случае был 1:100, во втором - 1:10. Определить показания вольтметра генератора (шкала градуи­рована в среднеквадратичных значениях синусоидального сигнала),ес­ли отклонения лучи по вертикали в обоих случаях одинаковы. Напря­жение размаха "меандра" равно 5 В.

8. Определить амплитудное, среднеквадратичное и средневыпрямленное значения сигнала, полученного на экране осциллографа с вы­хода однополупериодного выпрямителя, если его амплитуда - 3 деле­ния, коэффициент отклонения 5 В/дел, длительность калиброванной развертки 2 мс/дел, период сигнала составляет 4 деления.

9. Как с помощью осциллографа, имеющего открытый и закрытый входы, измерить постоянную U(0) и переменную U' составляющие си­нусоидального сигнала, полученное на выходе однополупериодного выпрямителя. Амплитуда напряжения составляет 6,3 де­ления, коэффициент отклонения 1 В/дел.


Задача 2

Построение изображений осциллограмм, получаемых на экране осциллографа, по известным формам сигналов, подаваемых на его вхо­ды Y и X и построение формы неизвестного сигнала по известным формам изображения осциллограммы и второго сигнала.

Примечание: для более точного построения изображений осцилло­грамм следует выбирать соответствующий масштаб и повышенную час­тоту дискретизации во времени. Амплитудные значения сигналов це­лесообразнее брать одинаковыми.

О. На входы У и X осциллографа поданы напряжения, имеющие соответственно синусоидальную и прямоугольную формы с одинаковыми амплитудами, периодами и начальной фазой, равной нулю.

1. Изобразить осциллограмму, которая должна получиться на эк­ране осциллографа, если на вход Y подано синусоидальное напряже­ние с частотой 250 Гц, а на вход X - линейное развертывающее напряжение с периодом развертки 8 мс и временем прямого хода луча 6 мс. Во время обратного хода луча ЭЛТ не запирается.

2. Изобразить функции напряжений, подаваемых на входы Y и X осциллографа, для получения т экране цифры 5 по шрифту Бергера. Коэффициенты отклонения по вертикали C(У) и горизонтали С(Х) одинаковые.

3. Изобразить осциллограмму, полученную на экране осциллогра­фа, если круговая развертка осуществляется синусоидальным напряжением с частотой 200 Гц, а на модулятор подано синусоидальное напряжение с частотой 1600 Гц.

4. Изобразить осциллограмму, получаемую на экране осциллогра­фа, если время нарастания напряжения непрерывной развертки в 4 раза больше времени его спада, а исследуемый сигнал представляет собой симметричное напряжение треугольной формы с частотой 1 кГц. Частота линейного напряжения развертки 0,4 кГц. При обратном ходе луча ЭЛТ запирается.

5. На вход Y осциллографа подано синусоидальное напряжение: на экране появилось изображение двух периодов синусоиды, причем длительность каждого следующего полупериода уменьшена на третью часть относительно предыдущего. Постройте форму напряжения, по­данного на вход X.

6. На входы X и Y осциллографа поданы напряжения, имеющие соот­ветственно однополярную пилообразную и синусоидальную форму с соот­ношением их периодов 2:3 и амплитуд 2:1, начальными фазами равными нулю. Постройте изображение, получившееся на экране осциллографа.

7. Изобразить в одинаковом масштабе кривые исследуемого синусоидального напряжения и напряжения периодической линейной развертки, если на экране осциллографа получена осциллограмма, имеющая вид положительного полупериода синусоиды с его зеркальным отображением. ЭЛТ во время обратного хода не запирается.

8. Построить изображение фигуры Лиссажу, получаемого на экра­не осциллографа, если на входы Y и X поданы симметричные треуголь­ные напряжения одинаковой амплитуды, частота сигнала f на входе X в 2 раза больше, чем на входе Y, а начальная фаза сдвинута на 90 градусов.

9. Изобразить форму напряжений, подаваемых на входы Y и X осциллографа, если на экране его получена фигура Лиссажу, представ­ляющая собой эллипс, большая ось которого наклонена под углом 45 градусов, а отношение ее длины к длине малой оси эллипса равно 2:1. Чему равна частота напряжения, подаваемого на вход X, если на вход Y поступает сигнал с частотой 1200 Гц?

Задача 3

Варианты примеров по теме 8 - "Измерение неэлектрических ве­личин и расчет основных характеристик датчиков".

0. Генераторный датчик неэлектрической величины подключен к нагрузочному сопротивлению R(H)=1 кОм, Определить приращение то­ка в цепи при изменении э.д.с, на 100 мВ, если R(BX)=0,6 кОм.

1. Емкостной датчик уровня включен параллельно конденсатору резонансного контура, имеющего параметры: C=1O мкФ и L=0,1 Гн. Контур подключен к сети переменного тока частотой 50 Гц. При ка­кой величине емкости датчика в цепи возникает резонанс на указан­ной частоте?

2. Чувствительный элемент пьезоэлектрического датчика давле­ния представляет собой пластику ширинок 10 мм и длиной 20 мм. Оп­ределить э.д.с, возникающую в результате воздействия силы 0,01 Н, если чувствительность датчика 0,05 В/Па.

3. Сопротивление реостатного датчика угла поворота при изме­нений угла от 0 до 180 градусов линейно меняется от 10 до 1 кОм. Построить статическую характеристику датчика, если в качестве индикатора взят вольтметр с внутренним сопротивлением 10 кОм, а напряжение питания Е=10 В.

4. Температурам 5, 10, 15, 20, 25 и 30 градусов соответству­ют следующие сопротивления платиновой нити: 100, 120, 150, 200, 270 и 400 Ом. Построить статическую характеристику и найти со­противление нити при 17, 23 и 28 градусах,

5. Найти зависимость полного сопротивления индуктивного дат­чика перемещения от индуктивности катушки, изменяющейся от О,1 до 1,1 мГн при передвижений сердечника на 10 мм. Активное со­противление катушки 10 Ом, частота переменного напряжения 50 Гц.

6. Статическая характеристика пьезоэлектрического датчика давления представляет собой квадратную параболу Е=k*P*P в диапазоне давлений 100-1000 Па, Найти чувствительность датчика при 200, 500 и 700 Па, взяв P=20 Па, если K=0,01 В/Па.

7. В качестве индикатора термоэлектрического датчике применя­ется магнитоэлектрический милливольтметр со шкалой, рассчитанной на 100 мВ и внутренним сопротивлением 1 кОм. Какое должно быть сопротивление шунта, чтобы при температуре 50 градусов стрелка отк­лонялась на всю шкалу, если чувствительность термобатареи датчика 20 мВ/дел?

8. Какое необходимо количество последовательно включенных тер­моэлектрических датчиков, чтобы ток в цепи индикатора был не менее 10 мА при температуре 20 градусов, если э.д.с. каждого датчика 1 В, внутреннее сопротивление 80 Ом? Сопротивление индикатора 100 Ом.

9. При измерении скорости вращения якоря индукционного тахоме­тра от 100 до 800 об/мин напряжение на его выходе изменяется линей­но, от 5 до 10 В. Какова чувствительность датчика и абсолютная по­грешность измерения, если абсолютная погрешность измерительного прибора 0,1 В?