6 лаба метра
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра информационно – измерительных систем и технологий
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №6
по дисциплине «Метрология»
Тема: Динамический режим средств измерений
Санкт-Петербург
2025
Цель работы: изучение динамического режима средств измерений.
Задание:
1. Ознакомиться с лабораторной установкой.
Собрать схему исследования динамического
звена 2-го порядка. Получить у преподавателя
задание на выполнение лабораторной
работы. Записать частоту
собственных колебаний, коэффициент
демпфирования (степень успокоения) для
заданных вариантов реализации
динамического звена.
2. Исследовать динамический режим заданных средств измерений при ступенчатом изменении входного сигнала.
2.1. Определить динамическую погрешность при заданных параметрах звена 2-го порядка и выбранных амплитуде и частоте входных сигналов - прямоугольных импульсов; погрешность определить в 6…10 точках на одном полупериоде входного сигнала. Построить графики входного и выходного сигналов исследуемого средства. Построить графики динамической погрешности. По результатам исследований сделать выводы о влиянии и/или на характер изменения выходного сигнала и динамическую погрешность.
2.2. Определить время
установления выходного сигнала для
различных частот
собственных колебаний при заданном
коэффициенте демпфирования
. Построить график зависимости
при
= const. При определении времени установления
принять погрешность асимптотического
приближения переходного процесса,
равную 5 % от установившегося значения.
2.3. Определить время
установления
выходного сигнала для различных
коэффициентов
демпфирования при заданной частоте
собственных колебаний. Построить график
зависимости
при
= const.. По результатам пунктов 2.2, 2.3 сделать
выводы о влиянии
и
на время установления
.
Спецификация средств измерений, применяемых при эксперименте.
Наименование средства измерений |
Диапазоны измерений, постоянные СИ |
Характеристики точности СИ, классы точности |
Рабочий диапазон частот |
Параметры входа (выхода) |
Вольтметр (макет) |
Измерение на постоянном токе |
|||
200мВ, 2В, |
0,5/0,2 |
- |
|
|
20В, 200В. |
1,5/0,2 |
|||
Осциллограф Универсальный GOS-620 |
Коэф. откл. 5мВ/дел… 5В/дел,всего 10 значений; коэф.разв. 0,2мкс/дел… 0,5с/дел, всего 20 значений. |
3%
3%
|
0..20 МГц |
Rвх = 1 MOм Свх = 25 пФ |
Обработка результатов эксперимента
1. Определим динамическую погрешность
при ступенчатом входном воздействии
при различных значениях частоты
и коэффициента демпфирования
.
Построим графики входных и выходных
сигналов, а также графики динамической
погрешности.
1)
t, мс. |
0,1 |
0,4 |
0,8 |
1,2 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
u вх, В |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
u вых, В |
-0,7 |
0,98 |
2,03 |
2,4 |
2,28 |
2,2 |
2,18 |
2,18 |
Δu, В |
-2,92 |
-1,24 |
-0,19 |
0,18 |
0,06 |
-0,02 |
-0,04 |
-0,04 |
Таблица 1.
Рисунок 2 – графики
,
,
при
2)
t, мс. |
0 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
u вх, В |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
u вых, В |
-0,72 |
2,34 |
2,29 |
2,17 |
2,18 |
2,19 |
2,19 |
2,19 |
Δu, В |
-2,94 |
0,12 |
0,07 |
-0,05 |
-0,04 |
-0,03 |
-0,03 |
-0,03 |
Таблица 2.
Рисунок 3 – графики
,
,
при
3)
-
t, мс.
0
0,2
0,4
2
3,5
u вх, В
2,22
2,22
2,22
2,22
2,22
u вых, В
-0,17
2,04
2,4
2,19
2,19
Δu, В
-2,39
-0,18
0,18
-0,03
-0,03
Таблица 3.
Рисунок 4 – графики
,
,
при
4)
t, мс. |
0 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
1,2 |
u вх, В |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
u вых, В |
-0,57 |
2,3 |
2,41 |
2,25 |
2,19 |
Δu, В |
-2,79 |
0,08 |
0,19 |
0,03 |
-0,03 |
Таблица 4.
Рисунок 5 – графики
,
,
при
2. Определим время установления выходного сигнала для различных частот собственных колебаний при заданном коэффициенте демпфирования .
f,кГц |
tу, мс |
|||
𝛽 = 0,3 |
𝛽 = 0,7 |
𝛽 = 1 |
𝛽 = 2 |
|
0,4 |
3,8 |
1,8 |
1,9 |
3,6 |
0,8 |
2,6 |
0,9 |
1 |
2,7 |
1,2 |
1,4 |
0,5 |
0,6 |
1,8 |
1,6 |
1 |
0,4 |
0,4 |
1,4 |
Таблица 5.
3. Построим график зависимости при = const.
Рисунок 6 – график зависимости при = const.
4. Построим график зависимости
при
= const.
Рисунок 7 – график зависимости при = const.
Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы мы изучили динамический режим заданных средств измерений при ступенчатом входном воздействии. Были найдены значения динамической погрешности и построены соответствующие графики. Благодаря проведенным исследованиям, выяснилось, что при фиксированной частоте время установления сигнала принимает минимальное значение при коэффициенте демпфирования = 1. При увеличении частоты при заданном коэффициенте демпфирования время установления сигнала уменьшается.