ЛР3 / Laboratornaya_rabota_3

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 сертификация»

на тему:

«Измерение напряжений»

Выполнили: студ. гр. БЗС2002

Захаров Эдуард

Ломакин Алексей

Проверил: Грычкин С. Е.

(Осенний семестр)

Москва 2023

Цель работы:

1. Получить навыки работы с электронными вольтметрами и освоить подход к их выбору.

2. Овладеть методами измерения напряжения в цепях электронных схем.

3. Научиться 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.

Программа лабораторной работы:

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

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

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

4. Исследование зависимости показаний электронных вольтметров от формы измеряемого напряжения.

5. Поверка стрелочного электронного вольтметра по цифровому методом сличения.

Пункт 1.

Таблица 1

№ п.п.	Тип вольтметра	Показания вольтметра		Сопротивление резистора блока , МОм	Входное сопротивление вольтметра , Мом
					измеренное	из технических характеристик
1	В3-57 Среднеквадратичный	2,95	1,65	3	3,81	5
2	В7-38 Средневыпрямленный, циф.	2,98	1,65	1	1,24	1
3	В3-7 Средневыпрямленный	3	1,32	1	0,79	2
4	В4-12 Пиковый	2,98	1,73	1	1,38	1

Выведем формулу и рассчитаем по ней входное сопротивление исследуемого вольтметра.

- входное сопротивление вольтметра;

- сопротивление блока резисторов;

- показание вольтметра в отсутствие ;

- показание при включённом .

Пункт 2.

R₁ = 1 МОм, R₂ = 3,6 Мом

Таблица 2

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	2,2	3,6	3,78	6		4,4	66,6		16,28
В7-38	1	0,5	0,5	0,5	0,22	3	1,01	6	4,65	6		2,02	0		-56,52

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:

;

Пункт 3.

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	2	0	-0.1
2	10	100	1,9	-5	-10
3	3	333	1,7	-15	-33.3

Используемые формулы:

Пункт 4.

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 вольтметра

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

26

65

29.07

12

В7-38

Закр.

Средневып.

Средневып.

1,11

9,8

65

12.34

5.52

В3-7

Закр.

Средневып.

Средневып.

1

9,5

65

12.34

5.52

В4-12

Закр.

Пиковый

Пиковый

1

22,5

28.12

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 ,

Пункт 5.

Таблица 5.

№, п/п	Показания вольтметров			Погрешности единичных измерений
	поверяемого, В	образцового
		ход вверх, В	ход вниз, В	ход вверх	ход вниз
1	1,5	1,877	1,93	0.377	0.43
2		1,883	1,94	0.383	0.44
3		1,88	1,892	0.38	0.392
4		1,872	1,91	0.372	0.41
5		1,892	1,915	0.392	0.415
6		1,895	1,897	0.395	0.397
7		1,916	1,904	0.416	0.404
8		1,9	1,912	0.4	0.412
9		1,91	1,937	0.41	0.437
10		1,908	1,899	0.408	0.399
11		1,905	1,913	0.405	0.413
12		1,897	1,923	0.397	0.423
13		1,915	1,901	0.415	0.401
14		1,911	1,9	0.411	0.4
15		1,918	1,935	0.418	0.435

N=15

Оценка среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности:

Оценка вариации определяется как абсолютное значение разности между значениями и при

=0.0152