Лаба №4.2

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

(ТУСУР)

Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП)

Отчет по лабораторной работе №4 по

дисциплине: "Метрология и технические измерения"

«Исследование цифрового вольтметра с время-импульсным

преобразователем»

	Выполнили: студенты гр. З-66 __________ Коновалова А.В. ______________ Чиркин О.Д. ____________ Шерстюк П.В. «____» ____________2019 г.
	Проверил: старший преподаватель кафедры КСУП ____________ К. К. Жаров «____» ____________2019 г.

Томск 2019

Введение

Цель работы: Целью настоящей работы является изучение принципа работы цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием, изучение причин возникновения некоторых погрешностей и методов их устранения.

2.Описание экспериментальной установки

Упрощенная структурная схема цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием изображена на рис. 2.1.

• состав вольтметра входят: блок управления БУ; аналого-цифровой преобразователь АЦП; входное устройство ВУ; отсчетное устройство, имеющее в своем составе счетчик импульсов с индикаторами состояний триггеров; дешифратор и десятичный индикатор измеряемого напряжения.

	ОУ
БУ			десятичный			индик.
			индикатор			сч-чика
ГЛИН			дешифратор			счетчик

К

СУ 1

схема

ТР

поляр.

ГОЧ

СУ 2

АЦП

ВУ

Рисунок 2.1 - Схема цифрового вольтметра.

3.Результаты работы и их анализ

3.1 С помощью осциллографа сняли временные диаграммы напряжений в контрольных точках К2—К11.

Рис. 3.1 - Сигнал БУ при прямой и обратной полярности	Рис. 3.2 - Сигнал ГЛИН при прямой и обратной полярности
Рис. 3.3 - Сигнал СУ1 при прямой и обратной полярности	Рис. 3.4 - Сигнал СУ2 при прямой полярности
Рис. 3.5 - Сигнал СУ2 при обратной полярности	Рис. 3.6 - Сигнал разрешающего триггера при прямой полярности
Рис. 3.7 - Сигнал разрешающего триггера при обратной полярности	Рис. 3.8 - Сигнал ГОЧ (ки=10мкС)
Рис. 3.9 - Подаваемые на счётчик импульсы ГОЧ при прямой полярности	Рис. 3.10 - Подаваемые на счётчик импульсы ГОЧ при обратной полярности
Рис. 3.11 - Сигнал первого триггера счётчика младшего разряда при прямой полярности	Рис. 3.12 - Сигнал первого триггера счётчика младшего разряда при обратной полярности
Рис. 3.13 - Сигнал схемы полярности при прямой полярности	Рис. 3.14 - Сигнал схемы полярности при обратной полярности

3.2 Провели измерения трёх значений входного напряжения и записали их в двоично-десятичном коде:

При U = 7 B:

0111 0000 0000

7= 0*2³+1*2²+1*2¹+1*2⁰ = 0+4+2+1= 7

0= 0*2³+0*2²+0*2¹+0*2⁰ = 0+0+0+0 =0

0= 0*2³+0*2²+0*2¹+0*2⁰ = 0+0+0+0 =0

При U = 6,56 B

0110 0101 0110

6 = 0*2³+1*2²+1*2¹+0*2⁰ = 0+4+2+0 = 6

5 = 0*2³+1*2²+0*2¹+1*2⁰ = 0+4+0+1 = 5

6 = 0*2³+1*2²+1*2¹+0*2⁰ = 0+4+2+0 = 6

При U=9,56 В

1001 0101 0100

9. = 1*2³+0*2²+0*2¹+1*2⁰ = 8+0+0+1 = 9

5 = 0*2³+1*2²+0*2¹+1*2⁰ = 0+4+0+1 = 5

6= 0*2³+1*2²+1*2¹+0*2⁰ = 0+4+2+0 = 6

3.3 Определили влияние изменения частоты ГОЧ на показание вольтметра.

Сняли значения входного напряжения при разных ГОЧ, вычислили абсолютное и относительное изменение показаний, результаты занесли в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Полярность	U1, В	U2, В	∆ U, В	δ Uf %
Прямая	7,00	6,8	0,2	2,86
Обратная	7,00	6,8	0,2	2,86

δ_f = = = = 2,4%

3.4 Определение влияния наклона напряжения ГЛИН на показания вольтметра:

Рис. 3.15 - Сигнал ГЛИН при К1

Рис. 3.16 - Сигнал ГЛИН при К2

Определили коэффициент наклона К по формуле:

К=

где: А - размах пилообразного напряжения, мм; Ku - коэффициент отклонения по вертикали, В/дел;

tn - длительность прямого хода пилообразного напряжения, мм;

Kp - коэффициент развертки мс/дел.

К₁ = = 37,5 В/с

К₂ = = 42,85 В/с

Относительное изменение коэффициента наклона пилообразного напряжения определено по формуле:

₁

где K1 и K2 – коэффициенты наклона линейно-изменяющегося напряжения при положениях 1 и 2 переключателя П2.

Находим абсолютное изменение напряжения ∆U при изменении наклона сигнала ГЛИН по формуле:

∆U=U₂ – U₁

Для прямой полярности:

∆U=6,16 – 7= –0,84 В

Для обратной полярности:

∆U= –6,16 + 7= 0,84 В

Относительное изменение напряжения δU определяем по формуле:

δU =

⁼

Для прямой полярности:

δU = =12%

Для прямой полярности:

δU = =12%

Результаты эксперимента занесены в таблицу 3.2

Таблица 3.2

Полярность	U1, В	U2, В	∆ U, В	δ UК%
Прямая	7	6,16	0,84	12
Обратная	7	6,96	0,84	12

Заключение:

В данной работе был изучен принцип работы цифрового вольтметра с время – импульсным преобразованием, а так же факторы, вносящие погрешность в его показания, связанные с принципом работы. Наибольшее влияние оказывают отклонения угла наклона сигнала ГЛИН. Возможным решением данной проблемы представляется сокращение периода прямого хода, а также стабилизация работы ГЛИН посредством усовершенствования элементной базы и применением более совершенных схемотехнических решений, менее подверженных влиянию помех. Вторым фактором является зависимость показаний от частоты ГОЧ. Учитывая назначение ГОЧ в данном типе приборов, возможным способом снизить влияние отклонений частоты ГОЧ, помимо применения более совершенной элементной базы и помехоустойчивой схемы, можно увеличить частоту выходных импульсов ГОЧ.

2