лабы / метра2

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ИИСТ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Метрология и измерительная техника»

Тема: «Исследование основных метрологических характеристик электронных вольтметров»

Студенты гр. 358		.
		.
Преподаватель		Гелета А.А.

Санкт-Петербург

2025

Цель работы

Исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.

Обработка результатов

1. Расчет основной погрешности электронного вольтметра

Основную погрешность электронного вольтметра определим методом сличения, то есть сравним его показания с цифрового вольтметра. Проверку проведем при частоте на шкале с верхним пределом 3 В.

Абсолютную погрешность определим по формулам:

где – поверяемые точки напряжения, – показания цифрового вольтметра при увеличении показаний, а – при уменьшении показаний.

Относительная погрешность (в процентах):

Приведённая погрешность (в поцентах):

где – нормирующее значение электронного вольтметра на выбраном диапазоне измерений (3В).

Вариация показаний прибора на поверяемой отметке шкалы:

Таблица 1 – поверка электронного вольтметра

Показания поверяемого электронного вольтметра, , В	Показания образцового цифрового вольтметра		Погрешность
			абсолютная		относ.	привед.	вариация
	при увелич. , В	при уменьш. , В	при увелич. , В	при уменьш. , В
0.5	0.48	0.47	0.02	0.03	6	1	0.3
1	0.97	0.99	0.03	0.01	3	1	0.7
1.5	1.49	1.47	0.01	0.03	2	1	0.7
2	2.02	2.01	-0.02	-0.01	-0.5	-0.3	0.3
2.5	2.52	2.49	-0.02	0.01	0.4	0.3	1
3	3.04	2.99	-0.04	0.01	0.3	0.3	1.7

Построим график зависимостей относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра:

Рисунок 1 - график зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра (оранжевый – относительная, фиолетовый – приведенная)

2. Определение амплитудно-частотной характеристики электронного вольтметра

Значения АЧХ электронного вольтметра определим по формуле:

где - показания вольтметра на частоте ; – АЧХ вольтметра, представленная в относительных единицах для соответствующих частот . Для электронного , а для цифрового - 6.

Приведем пример расчета для показания электронного вольтметра при :

Таблица 2 – область верхних частот

			1		100		200		300		400		500		600		700
Электронный вольтметр		2		2		2		1.97		1.95		1.95		1.9		1.9
		1		1		1		0.98		0.97		0.97		0.95		0.95
Цифровой вольтметр		2		1.99		1.88		1.78		1.66		1.53		1.66		1.81
		0.93		0.92		0.87		0.82		0.77		0.71		0.77		0.84

		800	900	1000	1200	1400	1600	1800	2000
Электронный вольтметр		1.9	1.9	1.95	1.9	1.9	1.87	1.8	1.7
		0.95	0.95	0.97	0.95	0.95	0.93	0.9	0.85
Цифровой вольтметр		1.9	1.9	1.95	2.16	1.91	-	-	-
		0.88	0.88	0.9	1	0.88	-	-	-

Результаты испытаний и расчетов для области нижних частот представлены в таблице 3:

Таблица 3 – область нижних частот

			1000		800		600		400		200		50		40		30
Электронный вольтметр		2		2		2		2		2		2		2		2
		1		1		1		1		1		1		1		1
Цифровой вольтметр		2.01		2.01		2.01		2		2		2		1.99		1.99
		0.93		0.93		0.93		0.93		0.93		0.93		0.92		0.92

		20		10		8	6
Электронный вольтметр			2		2	1.99		2.01
			1		1	0.99		1
Цифровой вольтметр			1.96		1.79	-		-
			0.91		0.83	-		-

По результатам проведенных исследований построим графики АЧХ для электронного и цифрового вольтметров:

Рисунок 2 – АЧХ электронного вольтметра

Рисунок 3 – АЧХ цифрового вольтметра

Рисунок 4 – АЧХ (зеленый – эв, синий – цв)

3. Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока

Для экспериментальной оценки влияния формы напряжения на показания электронного вольтметра последовательно измерим сигналы синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы при их одинаковой амплитуде.

где – средневыпрямительное значение входного напряжения, – показания вольтметра по его шкале; – коэффициент формы напряжения (для синусоидального 1.11, для прямоугольного 1, для треугольного 1.15).

где – дополнительная относительная погрешность влияния формы напряжения на показания вольтметра.

Таблица 4 – влияние формы сигналов на показания вольтметра

Исследуемая характеристика	Форма сигналов
	синусоидальная	прямоугольная	треугольная
, В	1.5	2.45	1.2
, В	1.35	2.207	1.08
, В	1.5	2.207	1.242
	0	11.01	3.38

Выводы: В ходе проведения данной лабораторной работы были исследованы метрологические характеристики электронных вольтметров.

Были определенны относительная и приведенная погрешности, а также вариация показаний прибора на поверяемой отметке шкалы (3 В): максимальная относительная погрешность – 6%, максимальная приведенная – 1%, а максимальная вариация 1.7%.

Также был построен единый график зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра (рисунок 1). Приведенная погрешность не превышает 1% на диапазоне до 3 В, то есть прибор соответствует заявленному классу точности.

Кроме этого, были построены графики амплитудно-частотной характеристики электронного (рисунок 2) и цифрового (рисунок 3) вольтметров. Рабочая полоса пропускания: для электронного вольтметра – 300-1800 кГц; для цифрового – 20 Гц-100 кГц, что соответствует рабочей полосе частот прибора.

В работе также было рассмотрено влияние формы входного сигнала на показания вольтметра. При синусоидальной – 0%, прямоугольной – 11.01, а при треугольной форме сигнала относительная погрешность составила 3.38%.

Протокол: