ЛР 5-6 Метрология, стандартизация и технические средства измерения

Рис. 6.1. Схема для измерения добротности: 1 - генератор импульсных сигналов, 2 - осциллограф, Ско - собственная емкость катушки

Рис. 6.2. Форма колебаний на экране осциллографа

Таблица 6.1

A1

А2

Q

f0 Гц

Используя осциллограф, измерить собственную частоту f0 колебательного контура. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 6.1. Запись результатов оформить в соответствии с ГОСТ 8.011-72.

29

6.2.2. Задание второе

Определить выходное сопротивление генератора

Методические указания ко второму заданию

Для проведения измерений собрать схему рис. 6.3.

Рис. 6.3. Схема измерений: 1 - низкочастотный генератор, 2 - милливольтметр

Первоначально установить полное отклонение стрелки по шкале вольтметра U1, после чего к клеммам А-ZА подключить образцовый резистор R0 и записать показания вольтметра U2. Искомое значение выходного сопротивления определить по формуле

6.2.3. Задание третье

Произвести измерение и исследовать амплитудночастотную характеристику вертикального канала осциллографа.

Методические указания к третьему заданию

30

В качестве источников сигналов использовать на постоянном токе блок питания, на переменном - низкочастотный и высокочастотный генераторы.

Для контроля напряжения на постоянном токе использовать электронный вольтметр, на переменном - милливольтметр. Для проведения экспериментов использовать схему рис.6.4 или рис.6.5. Амплитудно-частотную характеристику снять для коэффициента отклонения «1 вольт/деление» в диапазоне частот 0-15 МГц.

Рис 6.4. Схема измерений АЧХ осциллографа: 1 - низкочастотный генератор, 2 милливольтметр, 3 - осциллограф

Рис. 6.5. Схема измерений АЧХ осциллографа: 1 - высокочастотный генератор, 2 - милливольтметр, 3 - осциллограф

По результатам экспериментов построить график ам- плитудно-частотной характеристики для диапазона частот, указанного преподавателем.

31

Для снятия амплитудно-частотной характеристики осциллографа в диапазоне 20 Гц – 200 кГц необходимо использовать низкочастотный генератор и электронный милливольтметр. Для проведения измерений необходимо установить размер изображения на экране осциллографа равный 5 делениям, с помощью милливольтметра измерить выходное напряжение и поддерживать его постоянным при задании следующих частот: 20, 50, 200 Гц; 1, 10, 50 и 200 кГц. Амплитуду изображения сигнала необходимо считывать с экрана в делениях. При снятии частотной характеристики в диапазоне 200 кГц – 15 МГц измерения производить с помощью высокочастотного генератора.

Согласование измерений производится на частоте 200 кГц. Процесс согласования заключается в том, что подключают высокочастотный генератор и милливольтметр, устанавливают частоту 200 кГц и затем с помощью ручки регулировки уровня выхода высокочастотного генератора добиваются размера изображения сигнала на экране, равного изображению сигнала, которое было получено на частоте 200 кГц при использовании низкочастотного генератора. Затем, поддерживая выходное напряжение высокочастотного генератора постоянным (контроль по милливольтметру), устанавливают следующие значения частот: 02; 1,0; 5,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 15,0 МГц и для каждой частоты измеряют амплитуду сигнала в деления масштабной сетки экрана ЭЛТ. Результаты всех измерений сводятся в табл. 6.2.

Таблица 6.2

f кГц

lg f

п

Построить график п=F(lg f) определить частоту среза на уровне 0,7 и оценить неравномерность амплитудно-частотной характеристики в диапазоне 1-8 МГц.

32

6.2.4. Задание четвертое

Снять аплитудно- и фазочастотную характеристики реальных интегрирующих и дифференцирующих цепей К(f) и φ(f). Для экспериментального определения К(f) и φ(f) собрать схему рис. 6.6 или рис. 6.7.

Методические указания к четвертому заданию

Изменяя частоту генератора при постоянном уровне сигнала, измерить милливольтметром напряжение на выходе интегрирующей пени с помощью осциллографа вносимый ею фазовый сдвиг φ. При необходимости вводить поправку на разбаланс каналов осциллографа, пользуясь результатами предыдущей лабораторной работы.

Экспериментальное определение частотных характеристик дифференцирующей цепи производится аналогично схемам рис. 6.6 и рис. 6.7, где интегрирующая цепочка замещается дифференцирующей.

Отличие заключается только в том, что интегрирующая цепь собирается с емкостью Си =0,1 мкФ, а дифференцирующая цепь с емкостью Сд=15000 пФ или Сд’=1000 пФ. Значение сопротивления R равно 1,8 кОм.

Результаты экспериментов свести в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Частота f

Uвх

Uвых

φинт. (f)

Uвых.диф.

φдиф.(f)

33

Рис. 6.6. Схема для измерения АЧХ и ФЧХ интегрирующих и дифференцирующих цепей: 1 - низкочастотный генератор, 2 - милливольтметр, 3 - осциллограф

Рис. 6.7. Схема для измерения АЧХ и ФЧХ интегрирующих и дифференцирующих цепей: 1 - высокочастотный генератор, 2 - милливольтметр, 3 - осциллограф

Построить график частотных характеристик интегрирующей и дифференцирующей цепи. Определить постоянные времени интегрирующей и дифференцирующей цепей и вычислить соответствующие значения R. Полученные экспериментально характеристики дифференцирующих и интегрирующих цепей сравнить с результатами расчетов, выполненных в домашнем задании.

34

6.2.5. Задание пятое

Произвести проверку нестабильности высокочастотного генератора. Проверку провести по схеме рис. 6.8.

Рис. 6.8. Схема измерения нестабильности частоты: 1 - высокочастотный генератор, 2 - электронный частотомер

Методические указания к пятому заданию

Кратковременную нестабильность частоты следует определить за время Tн=10с и Tн=30с работы генератора. Относительную нестабильность найти по формуле

где fн и fк начальное и конечное значения частоты генератора. Отсчет времени провести по секундной стрелке часов.

Долговременную нестабильность проверить за время Tн=15мин работы генератора. Тогда абсолютная нестабильность:

Полученный результат сравнить с технической характеристикой генератора.

6.3. Содержание отчёта и контрольные вопросы по результатам работы

35

Отчёт по лабораторной работе должен содержать результаты выполненного домашнего и лабораторного заданий с кратким выводом по каждому заданию. Отчет должен быть оформлен как указано в соответствующем разделе лабораторной работы № 1.

При защите отчета по работе необходимо ответить на следующие вопросы:

1.В чем преимущество резонансного метода измерения добротности?

2.Какой процесс в контуре положен в основу измерения добротности методом дискретного счета?

3.Какими способами можно снизить погрешность измерения добротности?

4.Что такое амплитудно-частотная характеристика и как ее измерить имеющимся комплектом приборов?

5.Как учесть погрешности измерения фазочастотной характеристики четырехполюсника осциллографическим методом?

6.Какими методами можно измерить фазочастотные характеристики четырехполюсников помимо метода, используемого в лабораторной работе?

7.К какому классу погрешностей можно отнести кратко-

временную и долговременную нестабильность частоты?

8.Каким методом наиболее целесообразно измерять нестабильность частоты и почему?

9.Какими факторами определяется нестабильность частоты

генератора?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.ГОСТ 8.011-72. ГСИ. Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений [Текст]. - Введ. 1973-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1972. - 27 с.

36

2.ГОСТ 8.207-76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения [Текст]. - Введ. 1977-02- 01. - М. : Изд-во стандартов, 1976. - 20 с.

3.ГОСТ 8.401-80. ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования [Текст]. - Введ. 1981-02-03. - М. : Изд-во стандартов, 1980. - 21 с.

4.ГОСТ 7.32-81. Отчёт о научно-исследовательской работе. Общие требования и правила оформления [Текст]. - Введ. 1982-03-04. - М. : Изд-во стандартов, 1981. - 23 с.

5.ГОСТ 1494-77. Электротехника. Буквенные обозначения основных величин [Текст]. - Введ. 1978-05-01. - М. : Изд-во стандартов, 1977. - 25 с.

6.Тартаковский, Д.Ф. Метрология стандартизация и технические средства измерений [Текст] : учебник для ВУЗов / Д.Ф. Тартаковский, А.С. Ястребов. – М.: Высш. шк., 2002. – 205 с.

7.Муратов, А.В. Метрология, стандартизация и технические измерения [Текст] : учеб. пособие / А.В. Муратов, М.А. Ромащенко. Воронеж: ВГТУ, 2007. – 255 с.

8.Крохин, В.В. Метрология. Карманная энциклопедия студента [Текст] / В.В. Крохин, В.Г. Сергеев. – М.: Высш. шк., 2001. – 376 с.

9.Болтон, У. Карманный справочник инженера-метролога [Текст] / У. Болтон. – М.: Додека -XXI , 2002. – 384 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 5 «Измерение параметров гармонических и импульсных сигналов»……..………………….1 Лабораторная работа № 6 «Измерение параметров радиотехнических цепей»...…………………………….………...21 Библиографический список ………………………………...……36

37

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ И ЦЕПЕЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам № 5-6 по дисциплине «Метрология, стандартизация и технические измерения» и «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов направления 211000.62 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») и 200100.62 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение») очной и заочной форм обучения

Составитель

Самодуров Александр Сергеевич

В авторской редакции

Подписано к изданию 17.02.2015.

Уч.-изд. л. 2,2. «С»

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский проспект, 14