Рабочая программа для направления подготовки бакалавров 550200 “Автоматизация и управление“ и специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах“ (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Декан факультета АВТ __________ _МЕТРОЛОГИЯ (название дисциплины) Рабочая программа для направления подготовки бакалавров 550200 “ Автоматизация и управление “ и специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах “ (номер и название направления, специальности, специализации) Факультет-Автоматики и вычислительной техники ( АВТ ) (полное название и сокращенное обозначение) Обеспечивающая кафедра-Информационно-измерительной техники Курс -третий Семестр -5 Учебный план набора_1999_года с изменениями__ _года Распределение учебного времени Лекции _36______ часов (ауд,) Лабораторные занятия _18_____ часов (ауд,) Практические (семинарские) занятия _- Курсовой проект в _______семестре ___-____ часов (ауд,) Курсовая работа в _______семестре ____-___ часов (ауд,) Всего аудиторных занятий __54 часов Самостоятельная (внеаудиторная) работа _54__часов Общая трудоемкость ___108____ часов Экзамен в ___семестре Зачет в 6 семестре_ 2000 (год)

Предисловие

1 Рабочая программа составлена на основе ГОС по специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах “

рассмотрена и одобрена на заседании обеспечивающей кафедры Информационно-

(наименование кафедры)

измерительной техники протокол 1.02.2000г.

(дата)

2 Разработчик:

доцент каф ИИТ

(должность) (кафедра) (подпись) ()

3 Зав. Обеспечивающей кафедрой

(подпись) ()

4 Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающей кафедрой специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. Выпускающей кафедрой АиКС _________

(подпись) ()

АННОТАЦИЯ

Рабочая программа учебной дисциплины "Метрология" предназначена для подготовки бакалавров ТПУ по направлению 550200 “Автоматизация и управление"и специальности 210100 “ Управление и информатика в технологических системах “.

Обязательный минимум содержания программы соответствует ГОС ВПО и включает в себя следующие разделы: постановка задачи изучения дисциплины; общие вопросы метрологии, виды средств измерения, погрешности измерения и средств измерения, обработка и представление результатов измерения. Основные методы и средства измерения электрических величин: токов и напряжений, мощности и энергии, параметров электрических цепей а так же электрические методы измерения неэлектрических величин.

Программа разработана доцентом кафедры ИИТ ЭФФ

THE SUMMARY

The operating program of educational discipline "Metrology" is intended for preparation of the bachelors TPU on direction 550200 “ Automation both control " and speciality 210100 “ Control and computer science in technological systems “.

The mandatory minimum of a content of the program corresponds SBS HPT and includes the following sections: statement of the task of study of discipline; common problems of a metrology, aspects of tools of a measurement, error of a measurement and tools of a measurement, handling and representation of outcomes of a measurement. Основные methods and tools of a measurement of electrical magnitudes: currents and voltages, potency and energy, parameters of electrical circuits and as electrical methods of a measurement of unelectrical magnitudes.

The program is developed by the senior lecturer of chair IME EFD Nesterov A. M.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА, ЕГО МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1. Целью преподавания дисциплины является изучение основ метрологии, основных средств и методов измерения физических величин, методики проведения измерений в процессе эксперимента.

1.2. Задачи изучения дисциплины. После изучения дисциплины студент должен ЗНАТЬ: - основные положения метрологии применительно к измерению различного рода величин и параметров процессов;- принципы работы современных измерительных средств; - методы измерения важнейших электрических, магнитных и неэлектрических величин; - организацию, планирование, проведение и автоматизацию измерительного эксперимента;- основы точности результатов измерений.

Студент должен УМЕТЬ: - практически работать с электроизмерительной аппаратурой; - обоснованно выбирать методы и средства измерений, необходимые для решения конкретных задач; - обрабатывать результаты измерений и оценивать погрешности полученных результатов.

1.3. Для усвоения данной дисциплины необходимы знания по высшей математике, физике, химии, прикладной механике, теоретическим основам электротехники ч.1,II, электронике и электротехническим материалам.

1.4. Знание и умение, полученные при изучении данной дисциплины, используются при изучении других дисциплин, в которых применяются

электрические методы и средства измерений и контроля.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Общие вопросы метрологии (6 часов)

Введение. Общие сведения об электрических измерениях. Содержание и задачи дисциплины. Понятие об измерениях физических величин. Значение развития средств электрических измерений в техническом прогрессе. Электрические измерения и единицы физических величин. Международная система единиц - СИ.

Классификация измерений. Виды измерений: прямые, косвенные, совокупные, совместные. Методы электрических измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Виды средств измерений. Характеристики средств измерений. Способы выражения и нормирования пределов допустимых погрешностей. Классы точности средств измерений в соответствии с ГОСТ 8.401-80.

Структурные схемы средств измерений. Эталоны, образцовые и рабочие меры.

Тема 2. Погрешности измерений и обработка результатов измерений

(2 часа)

Основные понятия. Систематические и случайные погрешности. Оценка

погрешностей результатов измерений при прямых, косвенных и совместных измерениях. Суммирование погрешностей. Динамическая погрешность.

Тема 3. Измерительные преобразователи и механизмы (4 часа)

Общие сведения об аналоговых электромеханических приборах.

Принцип работы электромеханических приборов. Основы теории измерительного механизма. Краткая характеристика измерительных механизмов.

Логометрические измерительные механизмы.

Масштабные измерительные преобразователи: шунты, делители напряжения, добавочные сопротивления, измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Тема 4. Измерение токов напряжений (8 час.)

Общие замечания и основные требования. Измерение токов и напряжений. Магнитоэлектрические, электромагнитные, ферродинамические амперметры и вольтметры. Электростатические вольтметры. Выпрямительные приборы. Схемы выпрямления. Выпрямительные приборы среднего и действующего значения. Схемы амперметров и вольтметров. Достоинства и недостатки выпрямительных приборов.

Термоэлектрические приборы. Виды термопреобразователей. Схемы амперметров и вольтметров. Достоинства и недостатки термоэлектрических приборов.

Электронные вольтметры постоянного и переменного тока. Разновидности структурных схем. Вольтметры среднего, действующего и амплитудного значения.

Потенциометры постоянного тока. Принцип действия. Измерение ЭДС,

напряжений, токов. Потенциометры переменного тока. Измерение комплексных значений ЭДС и напряжений. Автоматические компенсаторы.

Тема 5. Измерение параметров электрических цепей (4 часа)

Измерение сопротивлений на постоянном токе. Прямые и косвенные методы.. Измерение емкости и индуктивности, добротности, взаимной индук

тивности. Общая теория мостовых схем. Условия равновесия мостовых схем.

Мосты постоянного тока: одинарные и двойные. Мосты переменного тока для измерения емкости и индуктивности.

Тема 6. Измерение мощности, угла сдвига фаз и частоты ( 2 часа)

Функциональные схемы электромеханических и электронных фазометров

и частотомеров. Области применения. Измерение мощности и энергии постоянного и переменного тока.

Электронные осциллографы (самостоятельная проработка)

Электроннолучевая трубка. Устройство и характеристики осциллографов, виды электронных осциллографов. Применение электронных осциллографов.

Тема 7. Цифровые измерительные приборы (4 часа)

Основные понятия и определения. Методы преобразования непрерывной

величины в код. Основные характеристики цифровых приборов. Примеры

построения цифровых приборов для измерения частоты, фазы, напряжений.

Тема 8. Измерение неэлектрических величин (6 часов)

Общие сведения. Характеристики измерительных преобразователей не-

электрических величин. Реостатные, тензочувствительные, термочувстви-

тельные, термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные, индук-

тивные и емкостные преобразователи. Принцип действия, устройство, уп-

равление преобразования, измерительные схемы включения. Области применения.

По курсу “Метрология” рекомендуется следующая литература:

1.Основы метрологии и электрические измерения :учебник; Под ред. Е.М. Душина -Л.”Энергоатомиздат”, с

2. Измерение электрических и неэлектрических величин: Уч. пособие. Под ред. - М; “Энергоатомиздат “, с.

3. Электрические измерения электрических и нэлектрических величин: Под ред. С. Полищука.-Киев: Виша школа,1с

4., Тер-Хачатуров техника: Уч. пособие - М.: Высшая школа, 1с.

5.Фаранзе измерения и приборы.- М.:Машиностроение, 1989.-348 с.

6. Электрические измерения: Под ред. В. Н.. : ”Энергоатомиздат” , 1985.-385 с.

7 и др. Аналоговые электроизмерительные приборы:: Уч пособие, - М.: Высшая школа 1с.

В течении семестра студент обязан выполнить 2 контрольные работы.

№ варианта выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.

Контрольная работа №1 (Темы 1-4)

1.Выразить через основные единицы СИ (привести формулу размерности) наименование следующих электрических и магнитных величин:

№	Измеряемая величина
1.	Активное сопротивление, магнитная индукция
2.	Индуктивность, диэлектрическая проницаемость.
3.	Электрическая емкость, магнитный поток.
4.	Напряжение, напряженность магнитного поля
5.	Электрическая проводимость, магнитное сопротивление.
6,	Магнитная проницаемость, частота.
7.	Электрический заряд, магнитная проницаемость.
8.	Напряженность эл. поля, магнитная индукция.
9.	Удельное электрическое сопротивление, магнитный поток
0.	Мощность, диэлектрическая проницаемость.

2.Аналоговый вольтметр класса точности Кv и диапозона измерения 0-Хн и шкалой содержащей N делений показал n делений. Определить чувствительность, цену деления, относительную и абсолютную погрешность и записать результат измерения.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Kv	0.5	1.0	1.5	2.5	0.1	0.2	0.5	1.0	1.5	2.5
N	100	150	200	125	175	200	150	100	50	50
n	51.5	110.5	180.5	121	155	132	120	20	15	20
Xн(В)	1.0	10	5	15	3	20	50	30	25	300

3.Поддиапозоны измерения цифрового вольтметра следующие : 1В, 10В, 100В. Определить относительную и абсолютные погрешности измерения, записать результат измерения для следующих показаний вольтметра

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Kv	05 02	01 005	02 005	1.0 02	1.0 0.5	2.0 0.2	05 04	01 002	05 004	02 0.1
Ux1(В)	1.8	2.8	3.7	4.5	8.1	2.9	3.2	0.2	031	2.9
Ux2(В)	11.5	12.3	15.4	19.3	16.8	18.5	21.5	14.6	10.9	10.8.

4.1 Отличие диапозона показания от диапозона измерений.

4.2 Каким образом на шкале прибора обозначается диапозон измерения (привести пример) ?

4.3. Как присутствует мера при измерении прибором непосредственной оценки?

4.4.Как определяется класс точности прибора?

4.5.Что означает класс точности пибора 0.2; 1.5 ; 0.5/0/2 ; 2.5 ?

4.6.Отличие нулевого метода сравнения от дифференциального?(привести пример).

4.7.Привести примеры прямых и косвенных измерений.

4.8.В чем отличие измерительного прибора от измерительного преобразователя?

4.9.В чем отличие меры от эталона?

4.0 В чем отличие измерительной установки от информационно-измерительной системы?

5. Нарисовать схему ампервольтметра с пределами измерения un и In .рассчитать Rд и Rш если в качестве индикатора выбран микроамперметр 0-100мкА и внутренним сопротивлением Rвн.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Un(В)	1	10	20	50	100	10	50	25	30	100
In(А)	0.1	0.5	0.3	1	2	3	5	10	5	20
Rш(Ом)	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000

7.Определить мощность потребляемую нагрузкой и показания ваттметра в делениях, если амперметр, вольтметр и ваттметр включены во вторичные обмотки трансформаторов тока (Кi) и напряжения (Кu). показания приборов Ix, Ux, Шкала ваттметра содержит 150 делений, пределы по току In, по напряжению Un.