Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ «Информатика и системы управления»

КАФЕДРА «Защита информации»

ОТЧЕТ

о лабораторной работе №1 на тему:

«Измерение токов и напряжений»

Студенты: Власенко Олеся, Ерохин Георгий, Мареев Кирилл, Сальников Александр (ИУ 10-32)

Преподаватель: Герасимов Антон Андреевич

Москва 2012

Цель работы

Цель работы – ознакомление с принципом действия » устройством приборов для измерения напряжения и тока, исследование их основных метрологических характеристик и приобретение практических навыков работы с измерительными приборами.

Программа работы

1. Определение основной погрешности, вариация показаний и поправку вольтметра;

2. Определение чувствительности и цены деления вольтметра;

3. Определение входного сопротивления вольтметра;

4. Определение частотного диапазона вольтметра.

Краткие сведения об измерительных приборах

1. Генератор низкочастотный Г3-111 (№ 14568)

Генератор Г3-111 – источник электрических сигналов синусоидальной и прямоугольной формы. Генератор CR-типа с плавной установкой частоты в пределах каждого из 5 поддиапазонов предназначен для настройки и испытания различной радиоаппаратуры звукового, ультразвукового и СВ диапазонов.

2. Источник регулируемого напряжения ТЕС 15

Лабораторный, стабилизированный, предназначен для использования в качестве источника питания постоянного напряжения или тока, отличающийся высокой стабильностью входных величин при изменении напряжения сети и выходной нагрузки.

3. Вольтметр цифровой В 7-41

Предназначен для измерения основных электрических величин: напряжения постоянного и переменного тока, силы постоянного и переменного тока, а также сопротивления постоянному току.

Применяется при ремонте, настройке и разработке электро- и радиотехнической аппаратуры.

4. Вольтметр стрелочный АВО – 5М1

Эксперимент 1. Определение основной погрешности, вариации показаний и поправки вольтметра

Рис. 1. Схема лабораторной установки №1

На рис. 1. представлена схема лабораторной установки для проведения эксперимента. В форме 1 заполнены данные, полученные в ходе обработки результатов. Ниже представлены расчетные формулы.

Расчет действительных значений напряжения проверяемого вольтметра по формуле:

Абсолютные погрешности рассчитываются по формулам:

Относительные погрешности рассчитываются по формулам:

Приведенные погрешности рассчитываются по формулам:

Расчет поправки по формуле:

Расчет абсолютного значения вариации:

Расчет приведенной погрешности :

Использование табличных значений поправки позволяет существенно уменьшить погрешность измерения напряжения поверяемым вольтметром. Вводя поправку в результат измерения, получаем действительное значение напряжения:

Вывод: Учитывая, что γ_в и γ_п не превышают значения класса точности прибора (класс точности данного прибора при постоянном токе равен 1,5), можно сделать вывод о его исправности и возможности проведения измерений в данном диапазоне.

Эксперимент 2. Определение чувствительности и цены деления

Результаты представлены на форме 2. Чувствительность приборов рассчитывается по формуле:

где – номинальное число делений шкалы прибора, – номинальное (предельное) значение напряжения на выбранном поддиапазоне.

Цена деления рассчитывается по формуле:

Форма 2

Номинальное напряжение поддиапазона , дел	1,5	3	6	15	30
Номинальное число делений шкалы , дел	30	30	30	30	30
Чувствительность , дел/В	20	10	5	2	1
Цена деления прибора	0,05	0,1	0,2	0,5	1

Эксперимент 3. Определение входного сопротивления вольтметров

Рис. 2. Схема лабораторной установки №3

Входное сопротивление определяется соотношением:

где – измеренное напряжение при =0; - измеренное напряжение при . Если установить =0,5 , то .

Для цифрового вольтметра цену деления определяют как значение единицы младшего разряда на выбранном поддиапазоне. Отношение номинальное напряжение для выбранного поддиапазона к цене деления характеризует количество уровней дискретизации:

Величину, обратную количеству уровней дискретизации, называют разрешающей способностью цифрового вольтметра. Обычно разрешающую способность определяют с учётом возможной перегрузки вольтметра по входу:

где – напряжение перегрузки вольтметра.

Форма 3

Номинальное напряжение поддиапазона , В	2	20	200	1000
Напряжение перегрузки поддиапазона , В	3	21	201	1001
Цена деления , В	0,001	0,01	0,1	1
Количество уровней дискретизации , дел	2000	2000	2000	1000
Разрешающая способность , I/дел	0,0003	0,0005	0,00005	0,001

Результаты измерений и вычислений:

Результаты измерений входного сопротивления и мощности на поддиапазонах представлены на форме 4.

Форма 4

Тип	Входное сопротивление и мощность на поддиапазонах
	В			В			, В
	,Ом	, Вт	,Ом		, Вт	,Ом		, Вт
Ц-4313	0.058	0.15	0.117		0.30	0.296		0.76

U_ном , В

15

6

3

R_вх , Ом

0.058 0.117 0.296

Эксперимент 4. Определение частотного диапазона вольтметров

Рис. 3. Схема лабораторной установки №2

Дополнительная частотная погрешность может быть рассчитана:

Для данного прибора:

Кu = 2,5

Тогда:

Верхнюю частоту рабочего диапазона вольтметра определяют по уменьшению показаний вольтметра на значения погрешности . Нижнюю частоту рабочего диапазона для электромеханического измерительного механизма прибора принимают равной 15 - 20 Гц.

Диапазон рабочих частот можно рассчитать по формуле:

На форме 5 представлены результаты измерений.

Рис.4

Частота f , Гц	50	100	200	500	103	5*103	104	4, 8*104	105	2*105
Ц-4313, В	5	5	5	5	5	5	5	4,8	4,3	3,1

Вывод: диапазон рабочих частот соответствует паспорту устройства.