Ваттметр цифровой PX120

ФАКУЛЬТЕТ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ

КАФЕДРА МЕТРОЛОГИИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Принцип действия виртуального ваттметра. Разработка методики измерения

Автор курсового проекта Е.А. Ястребцев

Специальность 200501 «Метрология и метрологическое обеспечение»

Обозначение курсового проекта КП-02069964-200501-18-13

Руководитель работы М. В. Гаушева

Оценка _____________

Саранск 2013

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА»

ФАКУЛЬТЕТ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ

КАФЕДРА МЕТРОЛОГИИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

На тему: Принцип действия виртуального ваттметра. Разработка методики измерения

По дисциплине: Прикладная метрология

Автор курсового проекта Е.А. Ястребцев

Специальность: 2005001 Метрология и метрологическое обеспечение

Обозначение курсового проекта: КП-02069964-200501-18-13

Руководитель проекта М. В. Гаушева

Проект защищен ____________ Оценка _________________

дата

Саранск 2013

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА»

ФАКУЛЬТЕТ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ

КАФЕДРА МЕТРОЛОГИИ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент: Ястребцев Евгений Алексеевич

1 Тема: Принцип действия виртуального ваттметра. Разработка методики измерения.

2 Срок представления проекта к защите______________________

3 Задание

4 Введение

5 Методы измерений

6 Обзор современных средств измерений

7 Выбор и описания непосредственного средства измерения

8 Разработка методики измерений

9 Графическая часть

10 Литература

Руководитель работы (проекта) _____________ М. В. Гаушева

дата, подмись

Задание принял к исполнению _____________ Е. А. Ястребцев

дата, подмись

Содержание

Введение

1 Методы измерений

2 Обзор современных средств измерений

3 Выбор и описание непосредственного средства измерения

4 Разработка методики измерений

5 Графическая часть

6 Литература

Введение

Целью курсовой работы является развитие навыков самостоятельной разработки методики выполнения измерений физической величины. Рассмотрение методов и средств измерений, точностный анализ проводимых измерений.

Приборы, служащие для непосредственного измерения электрической мощности, называются ваттметрами и строятся по типу электродинамических и индукционных приборов. Данный применительно к электродинамическим амперметрам и вольтметрам, в равной мере может быть отнесен и к ваттметрам, построенным по принципу электродинамометров. Электродинамические ваттметры, являющиеся наиболее распространенными, одинаково пригодны как для постоянного, так и для переменного тока.

Методы измерений

В соответствии с РМГ 29 -99 метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. В примечании сказано, что метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений (По ГОСТ 16263 –70: Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений).

Оба определения дают слишком много возможностей для произвола, поскольку можно акцентировать принципы ("интерференционный метод измерения длины", "фотоэлектрический метод угловых измерений"), средства ("струнный метод измерения частоты"), приемы использования средств измерений ("метод полного уравновешивания", "контактный метод"). Кроме того, если для конкретного случая достаточно подробно описать все входящие в определение операции, получим описание измерительной процедуры или методику выполнения измерений (МВИ), а метод измерений придется признать идентичным МВИ. В нормативном документе есть ряд частных понятий, определяющих разновидности метода измерений, но они не покрывают всех разновидностей методов. В частности НД содержит определения следующих терминов:

· Метод непосредственной оценки;

· Метод сравнения с мерой;

· Нулевой метод измерений;

· Дифференциальный метод измерений;

· Метод измерений замещением;

· Метод измерений дополнением;

· Контактный метод измерений;

· Бесконтактный метод измерений.

Очевидно, что классификация методов измерений осуществлялась по разным основаниям, например, в зависимости от наличия или отсутствия в явном виде мер физической величины (гирь, концевых мер длины или др.). Методы измерений замещением и дополнением свидетельствуют об особенностях МВИ с позиций взаимодействия мер и прибора сравнения, а разделение методов измерений на контактные и бесконтактные связано с особенностями конструкции чувствительных элементов прибора. Поскольку набор приведенных терминов несколько отличается от набора в ГОСТ 16263– 70, а в литературе широко использовались именно включенные в него термины, мы по необходимости будем дополнять перечень терминов и определений РМГ 29 –99.

Анализ метода измерений следует начинать с выяснения основных признаков: является он методом непосредственной оценки или методом сравнения с мерой. Фактически это единственное принципиальное деление, поскольку значительная часть терминов просто уточняет разновидности метода сравнения с мерой. Различия между двумя методами измерений заключаются в том, что метод непосредственной оценки реализуют с помощью приборов без дополнительного применения мер, а метод сравнения с мерой предусматривает обязательное использование овеществленной меры. Меры в явном виде воспроизводят с выбранной точностью физическую величину определенного (близкого к измеряемой) размера.

Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений

Метод сравнения с мерой (метод сравнения) – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

При использовании метода непосредственной оценки значение измеряемой физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия. Суть метода непосредственной оценки, как любого метода измерения состоит в сравнении измеряемой величины с мерой, принятой за единицу, но в этом случае мера "заложена" в измерительный прибор опосредованно. Прибор осуществляет преобразование входного сигнала измерительной информации, соответствующего всей измеряемой величине, после чего и происходит оценка ее значения.

Формальное выражение для описания метода непосредственной оценки может быть представлено в следующей форме:

Q = х,

где Q – измеряемая величина,

х – показания средства измерения.

Метод сравнения с мерой характеризуется тем, что прибор используют для сопоставления измеряемой величины с известной величиной, воспроизводимой мерой. Для реализации этого метода можно использовать приборы с относительно небольшими диапазонами показаний, вплоть до вырожденной шкалы с одной нулевой отметкой. Примерами этого метода являются измерения массы на рычажных весах с уравновешиванием объекта гирями (мерами массы), измерения напряжения постоянного тока прибором-компенсатором путем сравнения с известной ЭДС нормального элемента.

Формально метод сравнения с мерой может быть описан следующим выражением:

Q = х + Хм,

где Q – измеряемая величина,

х – показания средства измерения.

Хм – величина, воспроизводимая мерой.

Примерами используемых мер являются гири, концевые меры длины или угла, эталонные резисторы и т.д. В случае, когда используют высокоточные меры, можно уменьшить инструментальную составляющую погрешность не только за счет точности меры, но и за счет существенного (по сравнению с измерением методом непосредственной оценки) уменьшения применяемого диапазона преобразований используемого прибора, что обычно приводит к снижению значения погрешности, вносимой прибором.

Метод сравнения с мерой реализуется в нескольких разновидностях, среди которых различают:

· дифференциальный и нулевой методы измерений,

· метод совпадений,

· метод измерений замещением и метод противопоставления,

· метод измерений дополнением.

В данном перечислении курсивом выделены термины, включенные в РМГ 29 –99.

Дифференциальный и нулевой методы отличаются друг от друга в зависимости от степени приближения размера, воспроизводимого мерой, к измеряемой величине.

Дифференциальный метод измерений (дифференциальный метод) – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.

Пример – измерения длины, выполняемые на станковом приборе с измерительной головкой при настройке по блоку концевых мер.

Фактически дифференциальный метод измерений – это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой, что формально соответствует х ≠ 0 в выражении

Q = х + Хм.

Нулевой метод измерений (нулевой метод) – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.

Формально это можно представить как х ≈ 0 в том же выражении Q = х + Хм из чего следует:

Q ≈ Хм.

Пример – измерения массы взвешиванием на равноплечих рычажных весах с полным уравновешиванием чашек.

Метод совпадений (по ГОСТ 16263 –70) – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины оценивают, используя совпадение ее с величиной, воспроизводимой мерой (т.е. с фиксированной отметкой на шкале физической величины).

Для оценки совпадения можно использовать прибор сравнения или органолептику, фиксируя появление определенного физического эффекта (стробоскопический эффект, совпадение резонансных частот, плавление или застывание индикаторного вещества при достижении определенной температуры и другие физические эффекты).

В зависимости от одновременности или неодновременности воздействия на прибор сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, различают метод измерений замещением и метод противопоставления.

Метод измерений замещением (метод замещения) – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. Пример — взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (метод Борда).

Следует отметить, что РМГ 29 –99 представляет слишком узкую трактовку метода замещения. В другой интерпретации рассматривают альтернативную пару: методы замещения и противопоставления. В таком случае метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором известную величину, воспроизводимую мерой, после настройки прибора замещают измеряемой величиной, то есть эти величины воздействуют на прибор последовательно. Метод противопоставления – метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливают соотношение между этими величинами.

Кроме этих терминов в РМГ 29 –99 приведен термин метод измерений дополнением (метод дополнения) – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению. Метод дополнения может быть реализован как при замещении, так и при противопоставлении измеряемой величины и меры.

Для анализа МВИ использование классификации методов измерений имеет существенное практическое значение, поскольку они прямо связаны с поиском источников погрешностей и оценкой их характера.

Так метод непосредственной оценки может характеризоваться прогрессирующей составляющей погрешности, которая увеличивается с увеличением измеряемой величины. У всех разновидностей методов сравнения с мерой обязательно присутствуют не только погрешности приборов, но и погрешности мер, причем механизмы их проявления несколько различаются в соответствии с разновидностью метода.

Контактный метод измерений (контактный метод) – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Примеры: измерение диаметра вала индикаторной скобой, измерение температуры тела термометром.

Бесконтактный метод измерений (бесконтактный метод) – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения. Примерами могут быть измерение температуры в доменной печи пирометром и измерение расстояния до объекта радиолокатором.

Если под контактом подразумевать только механический контакт чувствительного элемента средства измерений с объектом измерения, то деление методов измерений на контактные и бесконтактные имеет определенный смысл. Это существенно для анализа погрешностей, которые возникают из-за взаимодействия прибора с объектом измерений. При механическом контакте необходимо учитывать взаимодействия объекта и средства измерений (деформации из-за их недостаточной жесткости, контактные деформации, колебание переходных сопротивлений и др.). При отсутствии механического контакта следует учитывать особенности "бесконтактного съема" измерительной информации– оптические искажения в воздухе, ослабление сигнала на расстоянии и т.д.

Для оценки метода измерений предлагается ответить на следующие вопросы:

- применяется ли мера для воспроизведения физической величины в явном виде?

- измеряются ли значения отклонений физической величины от известного значения меры?

Отрицательный ответ на первый вопрос означает, что мы имеем дело с методом непосредственной оценки. Положительный ответ на этот вопрос позволяет утверждать, что применяется метод сравнения с мерой. Если при этом значение разности измеряемой величины и меры доводится до нуля, реализуется нулевой метод измерений (иногда называемый методом полного уравновешивания), а если разность этих значений алгебраически суммируется со значением меры– дифференциальный метод.

Если в ходе измерения мера и измеряемый объект последовательно воздействуют на вход средства измерений (СИ), "замещая" друг друга, реализуется метод замещения. Например, измерительная головка на стойке настраивается по плоскопараллельной концевой мере длины, после чего мера убирается и замещается контролируемой деталью.

Некоторые приборы (весы, измерительные мосты и др.) обеспечивают возможность одновременного воздействия на них меры и измеряемой физической величины. С помощью таких приборов реализуется метод противопоставления.

Примеры кратких характеристик методик выполнения измерений:

- измерение диаметра цилиндрической поверхности детали штангенциркулем в одном сечении – прямое абсолютное однократное (при повторении многократное) статическое измерение, выполняемое методом непосредственной оценки;

- нахождение значения угла прямоугольного треугольника по результатам измерений его сторон – косвенное измерение плоского угла, при котором осуществляются прямые измерения длин. Методы прямых измерений зависят от конкретной выбранной реализации;

- определение плотности материала по результатам измерений размеров (длин) образца и его массы – косвенное измерение искомой величины, требующее совместных измерений разноименных величин (длины и массы) и совокупных измерений нескольких одноименных физических величин (длин). Вычисляемый объем в этом случае также можно рассматривать как результат косвенного измерения.

Ваттметр цифровой PX120.

PX120 ваттметр цифровой TRMS одно и 3-фазный предназначен для измерения на местах и в лаборатории.

Благодаря широкому диапазону измерений и высокой чувствительности, ваттметры РХ120 предназначены как для обучения в общеобразовательных школах, так и для профессионального применения. Тому пример – использование приборов на предприятиях, монтирующих оборудование и в эксплуатационных подразделениях предприятий. Для повышения точности измерений приборы позволяют измерять смесь переменного сигнала и постоянной составляющей (измеряется TRMS – true rms – истинное среднеквадратическое значение), что позволяет измерять в 4-квадрантах искаженные, загрязненные гармониками сигналы. Таким образом, ваттметры РХ120 существенно превосходят традиционные ваттметры общего применения и это позволяет говорить о новом семействе приборов: измерители мощности.

Особенности ваттметра цифрового PX120

· Измерения DC и AC TRMS в однофазных или 3-фазных сбалансированных электросетях.

· Измерение напряжения, тока, активной, реактивной и полной мощности, коэффициента мощности.

· Высокая чувствительность.

· Множество автоматических функций: переключение диапазона измерения тока, функция HOLD, фильтрация, измерение начального тока и т.п.

· Отличная читаемость результатов: одновременное отображение 3-х измерений на цифровом дисплее с размером цифр 14 мм.

· Цифровая передача данных безопасна, благодаря инфракрасному интерфейсу связи.

· Питание от сети (опция).

технические характеристики ваттметра цифрового PX120

характеристика ваттметра цифрового PX120
Тип электросети	1- и 3-фазная сбалансированная 3-проводная (T3FE)
Отображение измерений	три 4-разрядных числа (высота 14мм)
Диапазон частот	от DC до 1 кГц
Активная мощность
Диапазон	от 10 Вт до 1 кВт – от 1кВт до 6 кВт
Разрешающая способность	0,1…1 Вт
Базовая точность AC/DC	1% r **± 2 d / 2% r ± 3 d
Полная / реактивная мощность
Диапазон	от 10* до 1 k* - от 1k* до 6 k*
Разрешающая способность/ Базовая точность	0,1* - 1* / 2% r ± 2 d
Коэффициент мощности
Диапазон	1,00
Разрешающая способность	0,01 / 3% r ± 2 d
Напряжение
Диапазон	от 0,5 до 600 В эфф.
Разрешающая способность	100 мВ
Базовая точность AC/DC	0,5 % r ± 2d / 1% r ± 3 d
Входной импеданс	1 Мом
Ток
Диапазон	от 10 мА до 2 А – от 2 А до 10 А эфф.
Разрешающая способность	1 мА – 10 мА
Базовая точность AC/DC	0,5% r ± 2 d / 1% r ± 3 d
Стартовый ток
Диапазон	5 А – 65 А (пик)
Разрешающая способность/ Точность	100 мА / 10% r ± 2 d
Общие характеристики
Интерфейс и программа	Есть
Рабочая температура	от 0 до 50°С
Температура хранения	от - 40 до 70°С
Питание	6 элементов 1,5 В (LR6)
Время автономной работы	40 ч
Размеры (глубина х длина х высота)	60 х 108 х 211 мм
Вес	835 г
Соответствие стандарту безопасности IEC 61010	600 В, категория III, степень загрязнения 2
Гарантия	1 год

СР3010/2 ватметр

Класс точности ваттметра СР3010/2 - 0,1, пределы измерения по напряжению: 30; 75; 150; 300; 450; 600В, по току: 1; 2,5; 5; 10 А. Ваттметр СР3010/2 предназначен для измерений активной мощности в цепях постоянного тока и в однофазных цепях переменного тока, и для поверки ваттметров класса точности 0,3 и ниже.

Достоинства ваттметра СР3010/2:
• Класс точности ваттметра СР3010/2 - 0,1 • Установка пределов измерения, • Установка режима (переменный – постоянный), • Индикация ваттметром СР3010/2 значения измеряемого тока, знак “+” или “ -”при измерении постоянного тока,
• Индикация ваттметром СР3010/2 значения выбранного предела измерения, режима измеряемого тока.
• Возможность передачи ваттметром СР3010/2 измеренных значений тока по интерфейсу RS232 или RS485 (СР3010/2-232 и СР3010/2-485 соответственно),
• Измерение ваттметром СР3010/2 постоянной и переменной составляющих сигналов произвольной формы в диапазоне частот до 1500 Гц,
• Отсутствие у ваттметра СР3010/2 дополнительной погрешности при воздействии внешнего магнитного поля с индукцией 0,5мТл частотой (50±1)Гц при самом неблагоприятном направлении магнитного поля и при изменении напряжения питания и частоты сети в пределах норм. Ваттметр СР3010/1 заменяет приборы Д5106, Д50562, Д5107, Д50561.

Технические характеристики ваттметра СР3010/2:

Ваттметр цифровой TRMS PX 110

Благодаря широкому диапазону измерений и высокой чувствительности, ваттметр РХ 110 предназначены как для обучения в общеобразовательных школах, так и для профессионального применения. Тому пример – использование приборов на предприятиях, монтирующих оборудование и в эксплуатационных подразделениях предприятий. Для повышения точности измерений приборы позволяют измерять смесь переменного сигнала и постоянной составляющей (измеряется TRMS – true rms – истинное среднеквадратическое значение), что позволяет измерять в 4-квадрантах искаженные, загрязненные гармониками сигналы. Таким образом, ваттметр РХ 110 существенно превосходит традиционные ваттметры общего применения и это позволяет говорить о новом семействе приборов: измерители мощности!

Особенности ваттметра цифрового TRMS PX 110

· Измерения DC и AC TRMS в однофазных электросетях.

· Измерение напряжения, тока, активной, реактивной и полной мощности, коэффициента мощности.

· Высокая чувствительность.

· Множество автоматических функций: переключение диапазона измерения тока, функция HOLD, фильтрация, измерение начального тока и т.п.

· Отличная читаемость результатов: одновременное отображение 3-х измерений на цифровом дисплее с размером цифр 14 мм.

· Цифровая передача данных безопасна, благодаря инфракрасному интерфейсу связи.

· Питание от сети (опция).

Технические характеристики ваттметра цифрового TRMS PX 110

характеристика ваттметра цифрового TRMS PX 110
Тип электросети	1-фазная
Отображение измерений	три 4-разрядных числа (высота 14мм)
Диапазон частот	от DC до 1 кГц
Активная мощность
Диапазон	от 10 Вт до 1 кВт – от 1кВт до 6 кВт
Разрешающая способность	0,1…1 Вт
Базовая точность AC/DC	1% r ± 2 d / 2% r ± 3 d
Полная / реактивная мощность
Диапазон	от 10* до 1 k* - от 1k* до 6 k*
Разрешающая способность/ Базовая точность	0,1* - 1* / 2% r ± 2 d
Коэффициент мощности
Диапазон	1,00
Разрешающая способность	0,01 / 3% r ± 2 d
Напряжение
Диапазон	от 0,5 до 600 В эфф.
Разрешающая способность	100 мВ
Базовая точность AC/DC	0,5% r ± 2 d / 1% r ± 3 d
Входной импеданс	1 Мом
Ток
Диапазон	от 10 мА до 2 А – от 2 А до 10 А эфф.
Разрешающая способность	1 мА– 10 мА
Базовая точность AC/DC	0,5% r ± 2 d / 1% r ± 3 d
Стартовый ток
Диапазон	5 А – 65 А (пик)
Разрешающая способность/ Точность	100 мА / 10% r ± 2 d

Ваттметр цифровой TRMS PX 120

Благодаря широкому диапазону измерений и высокой чувствительности, ваттметр РХ 110 предназначены как для обучения в общеобразовательных школах, так и для профессионального применения. Тому пример – использование приборов на предприятиях, монтирующих оборудование и в эксплуатационных подразделениях предприятий. Для повышения точности измерений приборы позволяют измерять смесь переменного сигнала и постоянной составляющей (измеряется TRMS – true rms – истинное среднеквадратическое значение), что позволяет измерять в 4-квадрантах искаженные, загрязненные гармониками сигналы. Таким образом, ваттметр РХ 110 существенно превосходит традиционные ваттметры общего применения и это позволяет говорить о новом семействе приборов: измерители мощности!

Особенности ваттметра цифрового TRMS PX 120

· Измерения DC и AC TRMS в 3-фазных сбалансированных электросетях.

· Измерение напряжения, тока, активной, реактивной и полной мощности, коэффициента мощности.

· Высокая чувствительность.

· Множество автоматических функций: переключение диапазона измерения тока, функция HOLD, фильтрация, измерение начального тока и т.п.

· Отличная читаемость результатов: одновременное отображение 3-х измерений на цифровом дисплее с размером цифр 14 мм.

· Цифровая передача данных безопасна, благодаря инфракрасному интерфейсу связи.

· Питание от сети (опция).

Технические характеристики ваттметра цифрового TRMS PX 120

Характеристика ваттметрацифрового TRMS PX 120
Тип электросети	1- и 3-фазная сбалансированная 3-проводная (T3FE)
Отображение измерений	три 4-разрядных числа (высота 14мм)
Диапазон частот	от DC до 1 кГц
Активная мощность
Диапазон	от 10 Вт до 1 кВт – от 1кВт до 6 кВт
Разрешающая способность	0,1…1 Вт
Базовая точность AC/DC	1% r ± 2 d / 2% r ± 3 d
Полная / реактивная мощность
Диапазон	от 10* до 1 k* - от 1k* до 6 k*
Разрешающая способность/ Базовая точность	0,1* - 1* / 2% r ± 2 d
Коэффициент мощности
Диапазон	1,00
Разрешающая способность	0,01 / 3% r ± 2 d
Напряжение
Диапазон	от 0,5 до 600 В эфф.
Разрешающая способность	100 мВ
Базовая точность AC/DC	0,5% r ± 2 d / 1% r ± 3 d
Входной импеданс	1 Мом
Ток
Диапазон	от 10 мА до 2 А – от 2 А до 10 А эфф.
Разрешающая способность	1 мА– 10 мА
Базовая точность AC/DC	0,5% r ± 2 d / 1% r ± 3 d
Стартовый ток
Диапазон	5 А – 65 А (пик)
Разрешающая способность/ Точность	100 мА / 10% r ± 2 d

Поиск по сайту: