- •1. Введение
- •2. Спецификация применяемых средств измерений
- •3. Описание и порядок выполнения работы
- •3.1. Протокол измерений
- •3.2. Определение основной погрешности электронного вольтметра
- •3.3. Определение амплитудно-частотной характеристики электронного вольтметра
- •3.4. Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока
- •5. Список использованных источников
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра Информационно-измерительных систем и технологий
ОТЧЁТ
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Метрология»
Тема: Исследование основных метрологических характеристик электронных вольтметров
Студент гр. 930 |
|
|
Преподаватель |
|
Орлова Н.В. |
Оглавление
1. Введение 3
2. Спецификация применяемых средств измерений 4
3. Описание и порядок выполнения работы 5
3.1. Протокол измерений 5
3.2. Определение основной погрешности электронного вольтметра 7
3.3. Определение амплитудно-частотной характеристики электронного вольтметра 10
3.4. Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока 13
4. Вывод 15
Исследованы характеристики данного электронного вольтметра. Показания поверяемого вольтметра с погрешностью сходятся с результатами образцового. Максимальная приведенная погрешность равна 2%, следовательно, его точность соответствует классу точности 4. Определена рабочая полоса частот вольтметра: от 10 Гц до 7 МГц, определены зависимости между погрешностью значения и формы сигнала: минимальная погрешность при синусоидальной форме (0%), так как показания вольтметра не отличаются от действующего значения, максимальная при прямоугольной (11%). Также были построены графики приведённой и относительной погрешности электронного вольтметра и его амплитудно-частотной характеристики. 15
5. Список использованных источников 16
1. Введение
Тема работы: Исследование основных метрологических характеристик электронных вольтметров.
Цель работы: исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.
Задание:
1. Ознакомиться с используемой аппаратурой и инструкциями по её применению. Получить у преподавателя конкретное задание по выполнению работы.
2. Определить основную погрешность электронного вольтметра на диапазоне измерений, указанном преподавателем. Построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра. Сделать вывод о соответствии поверяемого вольт- метра его классу точности.
3. Определить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) электронного вольтметра. Построить график АЧХ и определить рабочую полосу частот вольтметра на уровне затухания АЧХ, определяемом нормативно-технической документацией на поверяемый вольтметр.
4. Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы (синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот этого прибора. Объяснить и подтвердить расчетами полученные результаты. Сделать вывод о влиянии формы измеряемого напряжения на показания электронного вольтметра.
2. Спецификация применяемых средств измерений
Наименование средства измерений |
Диапазон измерений, постоянные СИ |
Характеристики точности, класс точности |
Рабочий диапазон частот |
Параметры входа (выхода) |
Милливольтметр B3-38 |
300 мкВ… 300В Всего 12 пределов |
Приведенная погрешность 4% (В) |
20 Гц…5 МГц |
|
Вольтметр универсальный цифровой GDM-8135 |
200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В |
|
40 Гц …1 кГц 1…0 кГц 10…20 кГц 20…40 кГц |
|
Осциллограф универсальный GOS-620 |
Коэф. откл. 5 мВ/дел ... 5 В/дел, всего 10 значений; коэф. разв. 0,2 мкс/дел... 0,5 с/дел, всего 20 значений |
3% |
0...20 МГц |
Rвх = 1МОм Свх = 25 пФ |
3. Описание и порядок выполнения работы
3.1. Протокол измерений
Рисунок 1. Протокол измерений. Часть 1
Рисунок 2. Протокол измерений. Часть 2
3.2. Определение основной погрешности электронного вольтметра
Рисунок 3. Схема эксперимента
Условные обозначения:
ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы;
ЦВ – цифровой вольтметр;
ЭВ – электронный вольтметр;
ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.
Таблица 1. Таблица результатов измерений и расчетов
№ |
Показания поверяемого электронного вольтметра, U, В |
Показания образцового цифрового вольтметра |
Абсолютная погрешность |
Относительная погрешность δ % |
Приведенная погрешность γ % |
Вариация H % |
||||||
При увеличении U0ув, В |
При уменьшении U0ум, В |
При увеличении ∆Uув, В |
При уменьшении ∆Uум, В |
|
|
|
||||||
1 |
0.5 |
0.48 |
0.47 |
0.02 |
0.03 |
6 |
1 |
0.33 |
||||
2 |
1 |
0.98 |
0.97 |
0.02 |
0.03 |
3 |
1 |
0.33 |
||||
3 |
1.5 |
1.47 |
1.45 |
0.03 |
0.05 |
3.33 |
1.67 |
0.67 |
||||
4 |
2 |
1.99 |
1.97 |
0.01 |
0.03 |
1.5 |
1 |
0.67 |
||||
5 |
2.5 |
2.51 |
2.49 |
-0.01 |
0.01 |
0.4 |
0.33 |
0.67 |
||||
6 |
3 |
3.06 |
3.04 |
-0.06 |
-0.04 |
-2 |
-2 |
0.67 |
||||
γ max = -2% Hmax = 0.67% |
Абсолютная погрешность:
При увеличении: ∆Uув = U - U0ув, где U — показание поверяемого прибора, U0ув — показание образцового средства измерения при увеличении показаний (знак учитывается, выражение без модуля).
При уменьшении: ∆Uум = U - U0ум, где U0ум — показание образцового средства измерения при уменьшении показаний.
Относительная погрешность (в процентах):
δ = 100 *
Приведенная погрешность (в процентах):
γ = 100 * ,
где — нормирующее значение которое принимается равным:
1. Верхнему пределу измерений, если нижний предел равен нулю либо нуль находится вне диапазона измерений;
2. Сумме модулей пределов измерений, если нуль находится внутри диапазона измерений.
В данном случае ни в одном диапазоне нет нуля, так что рассматриваем только вариант 1. При этом знак погрешности во всех случаях учитывается.
Верхний предел измерений UN = 3 В. Относительную и приведенную погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности.
Вариация показаний (в процентах):
H = 100 *
Примеры расчётов для замера №4 при U = 2В:
∆Uув4 = 2 – 1.99 = 0.01 В
∆Uум4 = 2 – 1.97 = 0.03 В
δ4 = 100 * = 1.5 %
γ4 = 100 * = 1 %
H4 = 100 * = 0.67 %
Максимальная приведенная погрешность, соответствующая классу точности, равна 2 %, что меньше 4 % соответствующие классу точности прибора. Следовательно, прибор соответствует своему классу точности.
Рисунок 4. График зависимости относительной и приведённой погрешностей от показаний электронного вольтметра