2 Порядок выполнения работы и методические указания

2.1 Ознакомление с основными метрологическими характеристиками аналогового комбинированного прибора

К основным метрологическим характеристикам прибора в режиме измерения переменного напряжения (Приложение 3) относятся:

– пределы измерений;

– цена деления шкалы;

– класс точности (предел допускаемой основной приведенной погрешности;

– диапазон рабочих частот (нормальный и расширенный);

– максимальный ток, потребляемый вольтметром (ток полного отклонения).

2.2 Подготовка к проведению эксперимента

Схема эксперимента приведена на рисунке 4. Тестер установите в положение, указанное на шкале:

– горизонтальное положение;

_┴ – вертикальное положение.

Проверьте механический нуль показывающего прибора и при необходимости установите его корректором, расположенным на передней панели прибора.

Включите генератор в сеть и подготовьте его к работе, пользуясь описанием.

Выберите предел измерений переменного напряжения (в диапазоне от 1 В до 15 В), на котором будет проводится эксперимент и соберите схему эксперимента (рисунок 4).

И спытуемый прибор подсоедините параллельно к генератору синусоидальных напряжений с регулируемой амплитудой частотой и задаваемой формой сигнала.

Рисунок 4 Схема эксперимента по определению метрологических

характеристик комбинированного аналогового прибора (тестера в режиме измерения переменного тока

2.3 Определение влияние частоты на показания прибора

Установите переключатели прибора в соответствующие положения.

Регулятором выходного напряжения генератора выставите минимальное значение напряжения на выходе генератора (крайнее левое положение).

Соберите схему эксперимента. Включите питание генератора. Установите на генераторе частоту синусоидального сигнала, равную 50 Гц и, регулируя выходное напряжение генератора, установите стрелку испытуемого прибора на конечную отметку шкалы.

Измерьте и зафиксируйте значение напряжения U синусоидального сигнала с помощью встроенного в генератор мультиметра. Изменяя частоту синусоидальных сигналов в диапазоне от 20 Гц до 50 кГц, снимите показания испытуемого прибора.

При изменении частоты выходное напряжение U генератора должно поддерживаться постоянным по значению.

Для этого, после установки очередного значения частоты на генераторе, проконтролируйте его выходное напряжение с помощью встроенного мультиметра и, в случае необходимости, отрегулируйте значение напряжения.

Занесите результаты эксперимента в таблицу 1 и постройте график зависимости показаний  прибора (в делениях шкалы) от частоты f, используя логарифмический масштаб для значений частоты (рисунок 5). Значение , дел, определяют относительно показаний прибора ₅₀ на частоте 50 Гц:

 = _f ‑ ₅₀.

Таблица 1

f, Гц	20	50	102	2·102	5·102	103	2·103	5·103	…
, дел.
, дел.

Рисунок 5 График зависимости показаний  прибора (в делениях шкалы) от частоты f

Верхнюю граничную частоту f_в2 расширенного частотного диапазона прибора определяют по уменьшению его показаний на значение .

Значение определяется по классу точности прибора:

=

Для выражения в делениях шкалы полученное значение необходимо разделить на цену деления прибора c:

где ;

– число делений шкалы.

Пользуясь графиком зависимости α = F(f) определите верхнюю границу расширенной области частот вольтметра.

2.4 Определение влияния формы кривой измеряемого напряжения на показания прибора

Эксперимент проводится по схеме, приведенной на рисунке 4. Сначала на генераторе включите режим синусоидального сигнала с частотой f=1 кГц и регулировкой выходного напряжения установите положение стрелки испытуемого прибора на последней цифровой отметке шкалы. С помощью встроенного мультиметра генератора измерьте и фиксируйте амплитуду U_m синусоидального сигнала. Занесите показания испытуемого прибора в таблицу 2.

Поддерживая амплитуду U_m выходного сигнала генератора постоянной, но изменяя форму сигнала (см. таблицу 2), снимите показания прибора.

Определите экспериментально, какая схема выпрямления используется в испытуемом приборе. Для этого подайте на его вход напряжение от источника постоянного тока. Затем поменяйте полярность. Если при обеих полярностях прибор даёт одинаковые показания, значит, используется двухполупериодная схема выпрямления. Если же при одной из полярностей прибор даст нулевые показания, то это означает, что в нем использована схема однополупериодного выпрямления.

Используя данные таблицы 2, вычислите средневыпрямленные и среднеквадратические значения измеряемого напряжения по формулам (5) и (6).

Таблица 2

Форма кривой измеряемого напряжения	Показания вольтметра	Uср в	Кф x	U
Синусоидальная			1,11
П рямоугольная (двухполярная)			1,00
Треугольная (двухполярная)			1,16

Литература

1 Атамалян, Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин : учеб. пособие для втузов. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М. : Дрофа, 2005. – С. 104-109.

2 Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учебное пособие / К. К. Ким, Г. Н. Анисимов, В. Ю. Барбарович, Б. Я. Литвинов. – СПб. : Питер, 2006. – С. 176-179.

Приложение 1

Коэффициент формы и коэффициент амплитуды

синусоидального сигнала

Для синусоидального напряжения

;

.

Заменяя переменную , с учетом и , получим

.

При однополупериодном выпрямлении (рис. 2а) в интервале ток через прибор отсутствует, следовательно

.

При двухполупериодном выпрямлении:

. (*)

Рассчитаем среднеквадратичное значение напряжения:

.

Заменяя , получим

.

Используя тождество , получим:

. (**)

На основании (*) и (**) для синусоидального сигнала коэффициент формы:

.

Коэффициент амплитуды:

.

Приложение 2

Основные технические характеристики комбинированных приборов при измерениях на переменном токе

Тип прибора	Измеряемая величина	Пределы измерений	Частотный диапазон, Гц	Класс точности (γ, %)	Падение напряжения UA, В	Максимальный ток IV, мкА
Ц4312	напряжение	0,3;1,5;7,5;30 В 60;150;300В	45-60 60-10000 45-60 60-2000	1,5 3,0 1,5 3,0	–	5075 (0,3 В) 1030 (1,5 В) 1545 (7,5-900 В)
	ток	1,5;6;15;60; 150;600 мА; 1,5;6 А	45-60 60-10000	1,5 3,0	0,65	–
Ц4353	напряжение	1,5;6;15;30 В 60 В	45-2000 2000-5000 45-1000 1000-2000	2,5 5,0 2,5 5,0	–	5200 (1,5;3 В) 650 (6 В) 550 (15-600 В)
	ток	0,6;3;15;60 300;1500 мА	45-2000 2000-5000	2,5 5,0	1,5	–
Ц4342	напряжение	1;5;10 В 50 В	45-1000 1000-2000 45-500 500-1000	4,0 4,0	–	5200 (1 В) 2700 (5 В) 1050 (10 В) 280 (>50 В)
	ток	0,25; 1;5;25;100мА; 0,5;2,5 А	45-1000 1000-2000	4,0	1,2	–
Ц4340	напряжение	2,5;10;50 В	45-60 60-100	2,5 5,0	–	5125(2,5 В) 1025(10 В) 512,5(50 В)
	ток	0,25;1;5;25; 100 мА 0,5;2,5;5 А	45-60 60-1000 45-60 60-500	2,5 5,0 2,5 5,0	1,1	–
Ц4315	напряжение	1;2,5;5;10;25;100;250;500;100 В	45-60	4,0	–	2600 (2 В) 1040(2,5 В) 520(> 5 В)
	ток	0,5;1;5;25;100; 500 мА	45-60	4,0	1,5	–

Приложение 3