Министерство цифрового развития, связи И массовых коммуникаций российской федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра «Метрологии, стандартизации и измерений в инфокоммуникациях»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

по дисциплине

Метрология, стандартизация и спецификация

Подготовил:

Проверил:

Шестаков В.В.

Москва, 2022

Цель работы

Целью работы является получение навыков работы с электронными вольтметрами и освоение подхода к их выбору. Также, овладение методами измерения напряжения в цепях электронных схем. Научимся оценивать погрешности результата измерения напряжений.

Перечень измерительных приборов

Стрелочный электронный вольтметр В4-12, стрелочный электронный вольтметр В3-57, стрелочный электронный вольтметр В3-7, , электронный цифровой вольтметр В7-38, генератор сигналов специальной формы Г6-27, измерительный генератор периодической последовательности прямоугольных импульсов Г5-54, электронный осциллограф С1-77.

Выполнение

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

Таблица 1

№ п.п.	Тип вольтметра	Показания вольтметра		Сопротивление резистора блока , МОм	Входное сопротивление вольтметра , Мом
					измеренное	из технических характеристик
1	В3-57 Среднеквадратичный	3	1,5	3	3	5
2	В7-38 Средневыпрямленный, циф.	3	1,47	1	0,96	1
3	В3-7 Средневыпрямленный	3	1,4	3	2,625	2
4	В4-12 Пиковый	3	1,51	5	5	1

Выведем формулу и рассчитаем по ней входное сопротивление исследуемого вольтметра.

- входное сопротивление вольтметра;

- сопротивление блока резисторов;

- показание вольтметра в отсутствие ;

- показание при включённом .

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

Таблица 2

R₁ = 1 МОм, R₂ = 3,6 МОм

Данные вольтметра		Коэф. передачи делителя напр.				Показания вольтметра на выходе делителя		Напряжение на входе делителя						Относительная погрешность
Тип вольт-метра	RВХ, МОм	без вольт-метра		с вольт-метром		AП1, В	AП2, В	С вольтметром			Без вольтметра			ẟi1		ẟi2
		делитель						UД1, В	UД2, В	U1, В		U2, В
		K1	K2	K1’	K2’
В3-57	5	0,5	0,5	0,83	0,58	3	2,3	3,6	3,9	6		4,6	66,6		17,9
В7-38	1	0,5	0,5	0,5	0,21	3	1,068	6	5,08	6		2,13	0		58

Рассчитать значения напряжений на входах делителей: действительное значение UД1 и UД2, а также значения U1 и U2 без учета входного сопротивления вольтметра. По полученным данным рассчитать относительную погрешность измерения, обусловленную подключением вольтметра с конечным значением входного сопротивления. Результаты занесем в таблицу.

Используемые формулы:

;

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

Таблица 3

№ п.п.	Скважность	Длительность импульса при частоте следования Fс=1кГц, мкс	Показания вольтрметра Aп, В	Доп. погрешность
				По результатам измеренная	По результатам расчёта
1	103	1	1	-50	-0,1
2	10	100	0,9	-55	-10
3	3	333	0,63	-68,5	-33,3

Используемые формулы:

4. Исследование зависимости показаний электронных вольтметров от формы измеряемого напряжения

Расчет параметров напряжения:

1. В3-57

С = 1

Так как вольтметр с закрытым входом, то на вход измерительного преобразователя поступает сигнал без постоянной составляющей и его показание :

.

Но и есть среднеквадратическое значение исходного сигнала, следовательно, .

Отсюда может быть найдено среднеквадратическое значение исходного сигнала и все остальные параметры:

2. В7-38

Вследствие закрытого входа вольтметр измерит средневыпрямленное значение сигнала без постоянной составляющей:

т.к. и , получаем

но - есть средневыпрямленное значение исходного сигнала, следовательно,

Градуировочный коэффициент для рассматриваемого вольтметра С = 1,11, тогда показание вольтметра:

Отсюда может быть найдено средневыпрямленное значение исходного сигнала по показанию вольтметра:

Остальные параметры выражаются через коэффициенты

и

3. В3-7

Расчёты аналогичные по В7-38:

4. В4-12

С = 1

Закрытый вход приводит к тому, что на измерительный преобразователь поступает сигнал без постоянной составляющей и показание вольтметра будет

Постоянная составляющая

,

Откуда ,

Таблица 4

Вид сигнала	Коэф. амплитуды			Коэф. формы			Данные применяемых вольтметров							Показания вольтметра АП,В		Значения параметров напряжения
	Исход-ный	На входе детектора	исходный		на входе детектора	тип вольт.		вход	тип детектора	Град. шкалы	Градуировочный коэффициент, С	формула градуировочной хар-ки	Uм,В			U,В	Uср.в,В
_∏_						В3-57		Закр.	Среднекв.	Среднекв.	1		6		15		6,7	3
						В7-38		Закр.	Средневып.	Средневып.	1,11		6,82		17,68		7,9	3,53
						В3-7		Закр.	Средневып.	Средневып.	1		6,17		17,37		7,76	3,47
						В4-12		Закр.	Пиковый	Пиковый	1		11,2		14		10,8	2,8
~						В3-57		Закр.	Среднекв.	Среднекв.	1		5,9		5,9		6,6	2,95
						В7-38		Закр.	Средневып.	Средневып.	1,11		6,24		17,56		6,24	3,5
						В3-7		Закр.	Средневып.	Средневып.	1		6,21		17,48		7,81	6,21
						В4-12		Закр.	Пиковый	Пиковый	1		7,2		9		8,1	7,2