2. ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ИИСТ
отчет
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Метрология»
Тема: ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ
Студенты гр. |
|
|
Преподаватель |
|
Пыко С.М. |
Санкт-Петербург
2022
Цель работы.
Исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.
Спецификация средств измерений, применяемых в эксперименте:
Таблица 1 – Спецификация средств измерений.
Наименование средства измерений |
Диапазоны измерений, постоянные СИ |
Характеристики точности СИ, классы точности |
Рабочий диапазон частот |
Параметры входа (выхода) |
Вольтметр универсальный цифровой GDM-8135 |
Измерение на постоянном токе |
|||
200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В, 1200 В |
Пределы максим. абсолют. погрешности |
— |
Rвх 10 МОм |
|
0,001Uизм +1 ед. мл. разр. |
||||
Измерение на переменном токе |
||||
200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В |
0,005 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,01 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,02 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,05 Uизм +1 ед. мл. разр. |
40 Гц…1 кГц 1 … 0 кГц 10…20 кГц 20…40 кГц |
Rвх 10 МОм Свх 100 пФ |
|
Милливольтметр GVT-417B |
300 мкВ…100 В всего 12 пределов |
Приведенная погрешность 3 % |
20 Гц … 200 кГц |
Rвх = 1 МОм Свх = 50 пФ |
Режим работы генератора (синтезатора) сигналов переменного тока SFG-2120:
– диапазон выходного напряжения – 0 7 В,
– диапазон генерируемых частот – 1Гц 20 МГц, в диапазоне частот 20 Гц 10 МГц поддерживается постоянная амплитуда выходных сигналов,
– выходное сопротивление – 50 Ом.
Режим работы генератора НЧ:
• форма сигналов – прямоугольная, треугольная синусоидальная;
• диапазон частот – 0,01-100 кгц;
• выходное напряжение – 0-10 в;
Схемы установок:
Рисунок 1 – Схема для выполнения работы.
ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ – цифровой вольтметр, ЭВ – электронный вольтметр, ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.
Обработка результатов измерений:
1. Определение основной погрешности электронного вольтметра.
Проведем проверку для n = 6 отметок шкалы. Предел, данный преподавателем, равен 1 В.
Абсолютную погрешность при увеличении и уменьшении показания определим по формулам:
где
– показания образцового прибора при
увеличении показаний,
– при уменьшении.
Относительная
погрешность рассчитывается по формуле:
Приведенная
погрешность:
где
– нормирующее значение
поверяемого прибора на выбранном
диапазоне измерений.
Вариацию показаний прибора на поверяемой отметке шкалы определим по формуле:
Пример расчетов для первого измерения:
Результаты расчетов поместим в таблицу.
Таблица 1 - Поверка электронного вольтметра
№ |
Показания поверяемого электронного вольтметра, U, В |
Показания образцового цифрового вольтметра |
Погрешность |
|||||
абсолютная |
относительная,
, % |
приведённая,
, % |
вариация,
Н, % |
|||||
при увеличении Uо ув , В |
при уменьшении Uо ум, В |
при увелич. Uув , В |
при уменьш. Uум, В |
|||||
1 |
0,2 |
0,18 |
0,18 |
0,02 |
0,02 |
10 |
2 |
0 |
2 |
0,3 |
0,29 |
0,28 |
0,01 |
0,02 |
6,67 |
2 |
1 |
3 |
0,4 |
0,39 |
0,38 |
0,01 |
0,02 |
5 |
2 |
1 |
4 |
0,5 |
0,49 |
0,48 |
0,01 |
0,02 |
4 |
2 |
1 |
5 |
0,6 |
0,59 |
0,59 |
0,01 |
0,01 |
1,67 |
1 |
0 |
6 |
0,7 |
0,7 |
0,69 |
0 |
0,01 |
1,43 |
1 |
1 |
|
max = 2 %, Hmax = 1 % |
|||||||
Построим
на одном графике зависимости относительной
и приведенной погрешностей от показаний
электронного вольтметра,
.
Рисунок 1 - зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний ЭВ.
2. Определение амплитудно-частотной характеристики АЧХ электронного и цифрового вольтметров переменного тока.
Амплитуда
Таблица 2 – АЧХ цифрового и электронного вольтметров для области верхних частот
Область верхних частот |
|||||||||||||||||
f, кГц |
1 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
|||||||||
Электрон. вольтметр |
U (f), В |
0,8 |
0,8 |
0,79 |
0,78 |
0,78 |
0,76 |
0,76 |
0,74 |
||||||||
K(f) |
1 |
1 |
0,9875 |
0,975 |
0,975 |
0,95 |
0,95 |
0,925 |
|||||||||
Цифровой вольтметр |
U (f), В |
0,8 |
0,77 |
0,71 |
0,65 |
0,58 |
0,52 |
0,54 |
0,54 |
||||||||
K(f) |
1 |
0,9625 |
0,8875 |
0,8125 |
0,725 |
0,65 |
0,675 |
0,675 |
|||||||||
Для ЭВ fв = 900 кГц, для ЦВ fв = 180 кГц. |
|||||||||||||||||
Продолжение таблицы 2
f, кГц |
800 |
900 |
180 |
1000 |
|
ЭВ |
U(f), B |
0,73 |
0,72 |
0,8 |
0,71 |
K(f) |
0,9125 |
0,9 |
1 |
0,8875 |
|
АВ |
U(f), B |
0,48 |
0,23 |
0,72 |
0,05 |
K(f) |
0,6 |
0,2875 |
0,9 |
0,0625 |
|
Таблица 3 – АЧХ цифрового и электронного вольтметров для области нижних частот
Область нижних частот |
||||||||||
f, Гц |
1000 |
800 |
600 |
400 |
200 |
50 |
40 |
10 |
9 |
|
Электрон. вольтметр |
U (f), В |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,82 |
0,84 |
K(f) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1,025 |
1,05 |
|
Цифровой вольтметр |
U (f), В |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,78 |
0,76 |
0,45 |
0,31 |
K(f) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,975 |
0,95 |
0,562 |
0,388 |
|
Для ЭВ fн = 7 Гц, для ЦВ fн = 22 Гц |
||||||||||
Продолжение таблицы 3
f, кГц |
8 |
7 |
|||
ЭВ |
U(f), B |
0,84 |
0,88 |
||
K(f) |
1,05 |
1,1 |
|||
АВ |
U(f), B |
0,31 |
0,14 |
||
K(f) |
0,3875 |
0,175 |
|||
Графики по полученным результатам:
Рисунок 2 – АЧХ области верхних частот
Рисунок 3 – АЧХ области нижних частот
3. Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока.
Таблица 4 – Влияние формы кривой напряжения на результат измерения
Исследуемые характеристики |
Форма сигналов |
||
синусоидальная |
прямоугольная |
треугольная |
|
Uп (показания вольтметра), В |
0,54 |
0,88 |
0,43 |
Uср (расчет), В |
0,4865 |
0,7928 |
0,3874 |
U (расчет), В |
0,5351 |
0,7928 |
0,4455 |
, % |
0,91 |
11 |
3,48 |