МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационно-измерительных систем и технологий

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2

ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬМЕТРЫ

Выполнили: Маликов Б.И.

Щубрет С.Л.

Группа № 0207

Преподаватель: Пыко С.М.

Санкт-Петербург

2021

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.

ЗАДАНИЕ

1. Ознакомление с аппаратурой и получение от преподавателя конкретное задание для выполнения лабораторной 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 вольтметра его классу точности.

3. Определить АЧХ электронного вольтметра. Построить график АЧХ и определить рабочую полосу частот вольтметра на уровне затухания АЧХ, определяемом нормативно-технической документацией на поверяемый вольтметр.

4. Экспериментально оценить АЧХ цифрового вольтметра. Провести сравнительный анализ амплитудно-частотных характеристик электронного, цифрового и электромеханического вольтметров. Построить графики АЧХ исследуемых приборов.

5. Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы (синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот прибора. Объяснить и подтвердить расчетами полученные результаты. Сделать вывод о влиянии формы измеряемого напряжения на показания электронного вольтметра.

Спецификация применяемых средств измерений

Наименование средства измерений	Диапазоны измерений, постоянные СИ	Характеристики точности СИ, классы точности	Рабочий диапазон частот		Параметры входа (выхода)
Электронный вольтметр	0-1В	Кл. точности 1,5	-		Uвх = 100В
GDM - 8135	Измерение на постоянном токе
	1-10кГц	Абсолют. Погрешности 0,001Uизм+1 ед. мл. разр.		-	Rвх > 10МОм

СХЕМА УСТАНОВКИ

ГС — генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ — цифровой вольтметр, ЭВ — электронный вольтметр, ЭЛО — электронно-лучевой осциллограф.

Обработка результатов измерений

1. Поверка вольтметра постоянного тока методом сличения:

Табл. 1

Показания поверяе­мого прибора, U, В	Показания образцового средства измерения		Погрешность
			абсолютная			Относи-тельная , %		приведённая , %		вариация Н, %
	при увеличении Uо ув, В	при уменьшении Uо ум ,В		при увеличении Uув, В	при уменьшении Uум, В
0,1	0,096	0,098		0,004	0,002		4,00		0,04		0,02
0,2	0,193	0,198		0,014	0,002		3,50		0,07		0,05
0,4	0,393	0,399		0,011	0,001		1,75		0,07		0,06
0,6	0,599	0,602		0,003	-0,002		-0,33		-0,02		0,03
0,8	0,803	0,807		-0,008	-0,007		-0,88		-0,07		0,04
0,1	1,03	1,01		-0,011	-0,01		-1,00		-0,1		0,2

1.1 Вычислим значение абсолютной погрешности:

1.2 Вычислим значение относительной погрешности:

1.3 Вычислим значение приведенной погрешности:

1.4 Вычислим значение вариации:

1.5 Вычислим значение максимально приведенной погрешности:

1.6 Вычислим значение максимальной вариации:

,2%

Аналогично вычисляем другие значения, результаты занесем в таблицу.

2. Построим график зависимости относительной и приведенной погрешностей прибора от показаний поверяемого электронного вольтметра:

3. Определим АЧХ электронного вольтметра.

3.1 Для области верхних частот:

Табл. 2

Область верхних частот
f,кГц		1	100	300	500	700	1000	1200	1600	1800	2000
Электрон. вольтметр	U(f),В	2.5	2.52	2.5	2.51	2.46	2.4	2.36	2.33	2.3	2.2
	K(f)	1	1	1	1	0.98	0.96	0.96	0.94	0.92	0.88
Цифровой вольтметр	U(f),В	2.51	2.5	2.27	2.12	2,2	2.49	2.82	1.6	0.5	0.16
	K(f)	1	0.99	0.90	0.84	0.87	0.99	1.1	0.64	0.20	0.06
Для ЭВ fв= 2Мгц, Для ЦВ fв=300кгц

Табл. 3

Область нижних частот
f,Гц		1000		800		600		400		200		50		40		30		20		10		8		6		4
Электрон. вольтметр	U(f),В		2.5		2.5		2.59		2.59		2.58		2.58		2.58		2.57		2.61		2.75		2.52		3.05		3.1
	K(f)		1		1		1		1		1		1		1		1		1		0.99		1,1		1,2		1,2
Цифровой вольтметр	U(f),В		2.54		2.54		2.54		2.54		2.54		2.53		2.53		2.52		2.49		2.35		2.25		2.03		1.34
	K(f)		1		1		1		1		1		0.99		0.99		0.99		0.98		0.92		0.89		0.80		0.53
Для ЭВ fв=4гц , Для ЦВ fв=8гц

4. Построим графики АЧХ для верхних частот для ЭВ и ЦВ:

5. Измерим ЭВ напряжения различной формы с одинаковой амплитудой на частотах:

5.1 Средневыпрямленное значение входного сигнала:

5.2 При любой форме сигнала

5.3 Действующее значение измеряемого напряжения:

5.4 Дополнительная относительная погрешность:

5.5 Коэффициенты формы k_ф для используемых напряжений: Синусоидального – 1,11

Прямоугольного – 1

Треугольного – 1,15

Табл. 4

Исследуемые характеристики	Форма сигналов
	Синусоидальная	Прямоугольная	Треугольная
	1.5	2.5	1.2
	1.35	2.5	1.04
	1.49	2.5	1.19
, %	0.6	0	0.6

ВЫВОД

В ходе данной лабораторной работы были определены основные погрешности электронного вольтметра, также построен график зависимости относительной и приведенной погрешности от показаний поверяемого прибора. Приведенная погрешность вольтметра находится в диапазоне [;].

В ходе лабораторной работы были определены основные погрешности электронного вольтметра. Класс точности выражен в виде дроби, следовательно, нормируется приведенной погрешности. Был построен график зависимости относительной и проведенной погрешности от показаний поверяемого прибора. Приведенная погрешность вольтметра находится в диапазоне [-0,4;1.4] . Диапазон не превышает значения установленной приведенной погрешности. Отсюда следует, что прибор измеряет показания достаточно точно и соответствует классу точности. При синусоидальной форме кривой показания вольтметра от расчетных показаний не отличается. При прямоугольной форме сигналов расчетное значение напряжения ниже. При треугольной форме сигналов расчетное значение напряжения выше показаний вольтметра при синусоидальном и прямоугольном сигнал