Лаб3 / Lab3

Московский Технический Университет Связи и Информатики

Кафедра Мультимедийных сетей и услуг связи

Лабораторная работа № 3 по предмету МСиС

Измерение напряжений

Выполнил:

Студент 4-го курса

Проверила:

ассистент Манонина И.В.

Москва 2019 г.

1. Цели практикума:

   1. Овладеть методами измерения напряжений в цепях электрических схем

   2. Получить навыки работы с электронными вольтметрами и подход к их выбору

   3. Научиться оценивать погрешность результата измерения напряжений.

2. Состав экспериментального стенда:

Экспериментальный стенд содержит: стрелочный электронный вольтметр B4-12 (тип детектора - пиковый), стрелочный электронный вольтметр B3-57 (тип детектора - квадратичный), стрелочный электронный вольтметр B3-7 (тип детектора – средневыпряпленных значений), электронный цифровой вольтметр B7-38 (тип детектора – среднвыпрямленные значения переменного напряжения), генератор сигналов специальной формы Г6-27, измерительный генератор периодической последовательности прямоугольных импульсов Г5-54, электронный осциллограф С1-77, блок коммутации.

3. Программа практикума:

   1. Измерение входных сопротивлений конкретных экземпляров вольтметров, используемых в работе.

Рисунок 1 – Схема соединения приборов для пункта 1

2. Исследование влияния входного сопротивления вольтметра на результат измерения напряжения с применением делителей напряжения

Рисунок 2 – Схема соединения приборов для пункта 2

3. Определение обусловленной закрытым входом дополнительной погрешности измерения пиковым вольтметром амплитуды однополярных импульсов, образующих периодическую последовательность.

Рисунок 3 – Схема соединения приборов для пункта 3

4. Исследование зависимости показаний электронных вольтметров от формы измеряемого напряжения.

Рисунок 4 – Схема соединения приборов для пункта 4

5. Поверка стрелочного электронного вольтметра по цифровому методом сличения

Рисунок 5 – Схема соединения приборов для пункта 5

4. Ход работы:

1. Установим верхний предел измерений 3В, режим генерации сигналов синусоидальной формы. Включить между выходом генератора и входом вольтметра блок резисторов. Регулировкой выходного напряжения добиться показаний вольтметра близкого к 3В. Включить между выходом генератора и входом вольтметра резистор, сопротивление которого обеспечивает показания вольтметра близкие к 1.5В. Повторить для каждого вольтметра. Результаты представлены в таблице 1.

Тип вольтметра	Показания		Сопротивление резистора блока, МОм	Входное сопротивление вольтметра, , МОм
	, В	, В		Измеренное	Из тех. хар.
Квадратичный В3-57	3	1.5	5	5	5
В4-12	3	1.5	1	1	1
В7-38	3	1.3	1	0,76	1
В3-7	3	1.41	3	2,66	2

Таблица 1 – Измерение входных сопротивлений вольтметров

2. Установить верхний конечный предел измерений 3В, подключить вольтметр B3-57 к генератору через низкоомный делитель, установить выходное напряжение генератора таким, чтобы показания вольтметра было близко к установленному на вольтметре пределу измерений. Не меняя регулировок генератора, подключить к нему вольтметр через высокоомный делитель и записать показания. Проделать то же самое с вольтметром B7-38. Результаты представлены в таблице 2.

Данные вольтметра		Коэффициент передачи делителя напряжения					Показания вольтметра на выходе делителя				Напряжение на входе делителя								Относительная погрешность
Тип вольтметра	Входное сопротивление вольтметра, МОм	Без волтьм.		С вольтм.							С вольтм.				Без вольтм				При делителе №1 , %		При делителе №2 , %
		делитель		Делитель			, В		, В		, В		, В		, В		, В
		№1, К1	№2, К2		№1,	№2,
В3-57	5	0,5	0,5		0,497	0.368		3		2.3		6,04		6,25		6		4,6		-0,6		-26,4
В7-38	0,76	0,5	0,5		0.499	0.15		3.008		0,797		6,016		5,31		6,03		1,59		0,23		-70

Таблица 2 - Исследование влияния входного сопротивления вольтметра на результат измерения напряжения с применением делителей напряжения

3. Подключить вольтметр к выходу генератора, настроить генератор на частоту следования импульсов F_c = 1кГц, длительность импульсов 1мкс, амплитуду U_m = 2В по пиковому вольтметру. Увеличивать длительность импульсов до достижения нужного значения скважности. Рассчитать дополнительную погрешность измерения пиковым вольтметром с закрытым входом для каждого значения скважности. Результаты представлены в таблице 3

№ п.п.	Скважность	Длительность импульса при частоте следования Кгц, мкс	Показания вольтметра , В	Дополнительная погрешность
				По результатам измерений , %	По результатам расчета , %
1	10^3	1	2.49	24.5	-0,1
2	10	100	2.34	17	-10
3	3	333	1,89	-5.5	-33,3

Таблица 3 – Определение обусловленной закрытым входом дополнительной погрешности измерения пиковым вольтметром амплитуды однополярных импульсов, образующих периодическую последовательность.

Рисунок 6 – Осциллограмма

5. Подключить поверяемый вольтметр к генератору, настроить генератор на частоту 1кГц, установить верхний предел измерений 3В. Цифровой вольтметр в режиме измерения переменного напряжения. Поверку проводить в средней точке шкалы измерения стрелочного вольтметра. Плавно изменять выходное напряжения сначала со стороны меньших значений, потом со стороны больших напряжений до получения поверяемого значения по стрелочному вольтметру. Проделать 15 раз. Вычислить реализации погрешностей единичных измерений, найти оценку систематической составляющей погрешности поверяемого вольтметра в поверяемой точке, оценку среднеквадратического отклонения случайной составляющей погрешности поверяемого вольтметра, оценку вариации.

№ п.п.	Показания вольтметров			Погрешности единичных измерений
	Поверяемого, В	Образцового		Ход вверх	Ход вниз
		Ход вверх, В	Ход вниз, В
1	1.5	1.4944	1.4646	0,0056	0,0354
2	1.5	1.4710	1.5230	0,0290	-0,0230
3	1.5	1.4572	1.4406	0,0428	0,0594
4	1.5	1.4508	1.4639	0,0492	0,0361
5	1.5	1.4578	1.4904	0,0422	0,0096
6	1.5	1.4564	1.4740	0,0436	0,0260
7	1.5	1.4971	1.5109	0,0029	-0,0109
8	1.5	1.4495	1.4282	0,0505	0,0718
9	1.5	1.5429	1.4846	-0,0429	0,0154
10	1.5	1.4690	1.4854	0,0310	0,0146
11	1.5	1.4820	1.4551	0,0180	0,0449
12	1.5	1.4790	1.4490	0,0210	0,0510
13	1.5	1.5240	1.4740	-0,0240	0,0260
14	1.5	1.4619	1.4710	0,0381	0,0290
15	1.5	1.4918	1.5425	0,0082	-0,0425
				0,0210	0,0229

Таблица 5 - Поверка стрелочного электронного вольтметра по цифровому методом сличения