Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с инструкцией по применению исследуемого цифрового измерительного прибора.

2. Определить шаг квантования (квант) по уровню исследуемого ЦИП в режиме омметра для различных (по указанию преподавателя) пределов измерения.

3. Экспериментально определить метрологические характеристики цифрового измерительного прибора в режиме омметра:

3.1 определить статическую характеристику преобразования, результаты измерений занесите в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Результаты измерений статической характеристики преобразования

№	Rп, кОм	R, кОм
1
2
…..
9

3.2 построить график зависимости показания Rп прибора от значений R измеряемых сопротивлений Rп = F(R);

3.3 определить погрешности квантования для начального участка статической характеристики преобразования, инструментальную погрешность по всему диапазону измерений для выбранного предела измерений, аддитивную и мультипликативные составляющие инструментальной погрешности. Результаты измерений и расчетов занесите в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Результаты измерений погрешности

№	RпN, кОм	RN, кОм	RиN, кОм
1
2
…

3.4 построить графики погрешности квантования и инструментальной погрешности;

4. Измерить сопротивления ряда резисторов и оценить основную погрешность результатов измерения. Результаты представьте в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Результаты измерения основных погрешностей

№	Диапазон измерения	Квант по уровню для диапазона Ом	Показания ЦИП R, кОм	Абсолютная погрешность измерения R, кОм	Относительная погрешность измерения %	Результат измерения R ± R, кОм
1
…

5. Сделайте выводы о характере изменения погрешности в зависимости от соотношения между измеряемой величиной и диапазоном измерения.

Содержание отчета

1. Пределы измерения и шаг квантования прибора

2. Результаты измерений в виде таблиц 3.1, 3.2 и 3.3

3. Графики зависимости погрешностей от значений сопротивления

4. Выводы по результатам работы

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

Влияние формы сигнала на показания прибора

Цель работы: исследование метрологических характеристик электронных вольтметров

Оборудование: вольтметры, генератор сигналов, осциллограф

Краткие теоретические сведения

Важным элементом схем измерительного прибора является преобразователь переменного напряжения в постоянное. Остальные элементы служат для усиления постоянного напряжения и отображения напряжения на шкале отсчетного устройства. В аналоговом электронном вольтметре эти функции выполняются усилителем постоянного тока и магнитоэлектрическим измерительным механизмом, угол _АН отклонения которого (отклонение стрелки) пропорционален постоянной составляющей выходного напряжения преобразователя. В цифровом вольтметре постоянная составляющая выходного напряжения преобразователя предварительно отфильтровывается, а затем измеряется цифровым вольтметром, обычно состоящим из аналого-цифрового преобразователя и цифрового отсчетного устройства. Выходной код или цифровой отчет _Ц пропорционален отфильтрованной постоянной составляющей выходного напряжения преобразователя.

От вида преобразования переменного напряжения в постоянное во многом зависят свойства вольтметров. Преобразователи бывают трех типов:

• преобразователи амплитудных значений, при которых  = k_ВМU_m,

• преобразователи средневыпрямленных значений, при которых  = k_ВСU_СР.,

• преобразователи действующих значений, при которых  = k_ВДU_.,

где:  - обобщенное обозначение показаний электронного или цифрового вольтметров;

k_ВМ, k_ВС , k_ВД – коэффициенты преобразования соответствующих вольтметров;

U_m, U_СР, U – амплитудное, средневыпрямленное и действующее значения входного напряжения.

Амплитуда входного напряжения:

U_m = max u(t), , (4.1)

Независимо от используемого преобразователя вольтметры переменного тока градуируются в действующих значениях синусоидального сигнала. Из этого следует, что показания вольтметров могут существенно зависеть от формы измеряемого сигнала; при этом возникают большие погрешности, если измеряются сигналы несинусоидальной формы и не корректируются показания таких вольтметров при различной форме сигналов (если она известна).

В лабораторной работе исследуется влияние сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы на показания вольтметров. Для этого на синусоидальном сигнале устанавливаются показания вольтметров в диапазоне 0.5 – 0.7 от верхнего предела измерений выбранной шкалы. Настраивается изображение сигнала на осциллографе, как было указано в предыдущем пункте, измеряется амплитуда (или двойная амплитуда) синусоидального сигнала.

Последовательно измеряются сигналы прямоугольной и треугольной формы обоими вольтметрами. При измерениях необходимо отслеживать по осциллограмме постоянство амплитуды сигналов; при необходимости отрегулировать амплитуду ручкой изменения выходного напряжения генератора.

Д ля выполнения работы необходимо собрать схему, представленную на рис. 4.1, где ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ – цифровой вольтметр, ЭВ – электронный вольтметр, ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.

Рисунок 4.1 Схема проведения эксперимента.

В электронных и цифровых вольтметрах переменного тока в том или ином виде должен присутствовать преобразователь переменного тока в постоянный. На рис. 4.2 представлены упрощенные структурные схемы соответственно электронного и цифрового вольтметров переменного тока, где: Пр – преобразователь переменного напряжения в постоянное, УПТ – усилитель постоянного тока, ОУ – аналоговое отсчетное устройство, обычно – магнитоэлектрический измерительный механизм, ФНЧ - фильтр нижних частот, АЦП – аналого-цифровой преобразователь, ЦОУ – цифровое отсчетное устройство, ЦВ – цифровой вольтметр (на рис.4.2(б) обведен пунктирной линией); в данной работе ЦВ совместно ФНЧ измеряет постоянную составляющую напряжения на в ыходе преобразователя Пр.

Рисунок 4.2 Упрощенная структурная схема вольтметра переменного тока:

а) электронного; б) цифрового