1 Теоретическая часть

1.2 Постановка задачи

      Задача курсового проекта состоит в организации рабочего места для проведения измерений технических характеристик некоторых объектов, их контроля и испытаний характеристик на соответствие требованиям и составление программы испытаний для контроля надежности изделий по параметру надежности – наработка на отказ при нормальной температуре окружающей среды. Также необходимо составить структурную схему оснащения рабочего места конкретными измерительными и испытательными приборами, обосновать и произвести выбор приборов, привести технические характеристики приборов.

      Даны  следующие значения технических  характеристик, подлежащих измерениям и испытаниям, в соответствии с  последней и предпоследней цифрами в номере зачетной книжки: 

Таблица 1-  Измеряемые параметры объектов при испытаниях и контроле

 

Таблица 2 - Номинальные значения измеряемых параметров

 

Таблица 3 - Время наработки на отказ

1.2 Общие сведения о приборах

     1.2.1 Ваттметр

     Ваттметр – измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала.

     По  назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три основные категории: 
– низкочастотные (и постоянного тока); 
– радиочастотные; 
– оптические.

     Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся  на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и ее вывода пользователю ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.

     Низкочастотные  ваттметры используются преимущественно в сетях электропитания промышленной частоты для измерения потребляемой мощности, могут быть однофазные и трехфазные. Отдельную подгруппу составляют варметры - измерители реактивной мощности. Цифровые приборы обычно совмещают в себе возможность измерения активной и реактивной мощности. [http://elemo.ru/vattmetr.html]

• Аналоговые НЧ-ваттметры электродинамческой или ферродинамической системы имеют в измерительном механизме две катушки, одна из которых подключается последовательно нагрузке, другая параллельно. Взаимодействие магнитных полей катушек создает вращающий момент, отклоняющий стрелку прибора, пропорциональный произведению силы тока, напряжения и косинуса или синуса разности фаз (для измерения соответственно активной или реактивной мощности). Примеры: Ц301, Д8002, Д5071
• Цифровые НЧ-ваттметры имеют в качестве входных цепей два датчика — по току и по напряжению, подключаемые соответственно последовательно и параллельно нагрузке, датчики могут быть на основе измерительных трансформаторов, термисторов, термопар и другие. Информация с датчиков через АЦП передается на вычислительное устройство, в котором рассчитываются активная и реактивная мощность, далее итоговая информация выводится на цифровое табло и, при необходимости, на внешние устройства (для хранения, печати данных и т. д.). Примеры: MI 2010А, СР3010, ЩВ02 [http://ru.wikipedia.org/]

     Радиочастотные  ваттметры образуют весьма большую и широко используемую подгруппу ваттметров радиодиапазона. Деление этой подгруппы связано в основном с применением различных типов первичных преобразователей. Выпускаемые ваттметры используют преобразователи на базе термистора, термопары или пикового детектора; значительно реже, применяются датчики, основанные на других принципах.

      [http://elemo.ru/vattmetr.html]

• Калориметрические ваттметры отличаются от термисторных тем, что для поглощения измеряемой мощности используется отдельная нагрузка, от которой тепло передается на термисторный преобразователь через рабочую среду — дистиллированную воду или специальную жидкость. Жидкая среда циркулирует со строго заданной скоростью потока, омывая по очереди входную нагрузку, преобразователь и охлаждающий теплообменник. Примеры: М3-13, МК3-68, МК3-70
• Термоэлектрические ваттметры в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении горячий спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на показывающее устройство. Примеры: М3-51, М3-56.
• Ваттметры с пиковым детектором просты в устройстве, в отличие от других видов ваттметров способны измерять не только мощность непрерывного сигнала, но и пиковую мощность радиоимпульсов, однако, из-за низкой точности измерения в настоящее время применяются редко. По принципу действия такой ваттметр представляет собой выпрямительный вольтметр переменного тока, имеющий на входе нагрузку с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, и с отчетным устройством, проградуированным в значениях мощности. Примеры: М3-3А, М3-5А

     В ваттметрах проходящей мощности в качестве первичного преобразователя используется устройство, позволяющее ответвлять от основного тракта передачи очень небольшую долю энергии. Отведенная часть энергии подается на вторичный преобразователь, откуда сигнал измерительной информации подается на функциональный преобразователь и, далее, на показывающее устройство. [http://ru.wikipedia.org/]

 

     1.2.2 Омметр

     Омметр  — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (омических) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.

     По  исполнению омметры подразделяются на щитовые, лабораторные и переносные.

     По  принципу действия омметры бывают магнитоэлектрические — с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные — аналоговые или цифровые.

     Мегаомметр — прибор для измерения больших значений сопротивлений. Отличается от омметра тем, что измерение сопротивления производятся на высоких напряжениях (обычно 1000 или 2500 Вольт).

     В приборах старых конструкций, для получения напряжений обычно используется встроенный механический генератор, работающий по принципу динамомашины. В настоящее время, мегаоометры также выполняются в виде электронных устройств, работающих от батарей. [http://ru.wikipedia.org/]

     Мегаомметр  применяется для измерения сопротивления изоляции электрической проводов, кабелей, разъёмов, трансформаторов, обмоток электрических машин и других устройств, а также для измерения поверхностных и объёмных сопротивлений изоляционных материалов.  
   При измерении с помощью мегаомметра сопротивления электрической изоляции следует учитывать температуру и влажность окружающего воздуха, от значения которых в большой степени зависит результат измерения. Время установления показаний не превышает 4 с.  
   Режим работы мегаомметра прерывистый: измерение – 1 мин , пауза – 2 мин.  
   Питание мегаомметров осуществляется от встроенного электромеханического генератора.  
   Скорость вращения рукоятки генератора должна быть (120…144) оборотов в минуту.  
   Мегаомметры сохраняют работоспособность при температуре окружающего воздуха от минус 30 до плюс 50 ° С и  относительной влажности 90 % при температуре плюс 30 ° С. [http://megom.nm.ru/megaom/m4100.html]

 

      1.2.3 Термометр

     Термометр — прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее. Существует несколько видов термометров: жидкостные, механические, электрические, оптические, газовые.

     Жидкостные термометры хороши для измерения температуры, но их тяжело использовать, когда надо управлять чем-либо в зависимости от температуры. У биметаллического термометра полосы сделаны из металла и поэтому он является лучшим в тех случаях, когда надо контролировать что-либо по показаниям термометра. [http://kipinfo.ru/info/stati/?id=58]

     Биметаллические пластинки состоят из двух различных  металлических пластинок одной  длины, соединенных вместе. Так как  металлы имеют различные коэффициенты термического расширения, то изменение температуры приводит к изгибу пластинки, так что металл с большим коэффициентом расширения окажется на внешней стороне кривизны. Величина, на которую пластинка изогнется, зависит от типа двух используемых  металлов, длины биметаллической пластинки и изменения  температуры. Если один конец биметаллической пластинки зафиксирован, то величина перемещения другого ее конца является мерой температуры. Это перемещение может быть использовано для размыкания или замыкания контактов электрических цепей. Перемещение свободного конца здесь используется для непосредственного перемещения стрелки по шкале. Приборы с биметаллическими полосками прочны, относительно дешевы, могут  использоваться в диапазоне -30...600°С, а также в термостатах. Они имеют точность ±1%, но обладают сравнительно медленной реакцией на изменение температуры. [У. Болтон]

     Такой термометр, в отличие от жидкостного (например, ртутного), совершенно нечувствителен к изменениям внешнего давления и  механически более прочен.

     Часто можно увидеть длинные биметаллические пластины, намотанные в спирали. Это типичное устройство сигнализирующего термометра. С помощью наматывания очень длинной пластины термометр можно сделать гораздо более чувствительным к маленьким изменениям температуры.

     В термографах биметаллическая пластина через систему рычагов управляет пером самописца, рисующим график изменения температуры (применяется в метеорологии).

     Сегодня можно измерять температуру с  помощью электроники. В качестве датчика используется терморезистор (или термистор).

     В этом устройстве изменяется сопротивление  терморезистора при изменении температуры. Компьютер или другой прибор измеряет сопротивление и преобразовывает  в показания температуры, для  отображения информации на дисплее  или для принятия решения о включении или отключении какого-либо устройства (в зависимости от сферы применения). [http://kipinfo.ru/info/stati/?id=58]

     1.2.4 Мультиметр

 

     Мультиметр  — измерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций. В минимальном наборе это вольтметр, амперметр и омметр. Существуют цифровые и аналоговые мультиметры.