МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
Московский Технический Университет Связи Информатики
Факультет
Сети и системы связи (СиСС)
Кафедра
«Метрологии, стандартизации и измерений в инфокоммуникациях»
ОТЧЁТ
по лабораторной работе №3/4
по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»
на тему «Измерение напряжений»
Выполнили: |
|
|
|
Студент группы БРВ2201 |
|
Велит А.И. |
|
Студент группы БРВ2201 |
|
Мусаев Д.Ш. |
|
|
|||
Студент группы ВРВ2201 |
|
Зейналов Р.А. |
|
|
|||
Проверил: |
|
|
|
|
|
||
Д.т.н., доцент, профессор |
|
Строганова Е.П. |
|
|
|
|
|
Москва 2025 г.
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями выполняемой лабораторной работы являются:
•Овладевание методами измерения напряжений в цепях электронных схем;
•Получение навыков работы с электронными вольтметрами и освоить подход к их выбору;
•Получение навыков оценки погрешности результата измерений напряжений.
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1Измерение входных сопротивлений конкретных вольтметров,
используемых в работе
Формулы для расчёта входного сопротивления вольтметра с пиковым детектором:
• Для детектора с открытым входом: |
|
|
|
|
|
||
вх.откр = |
|
, |
|
|
(2.1.1) |
||
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
• Для детектора с закрытым входом: |
|
|
|
|
|
||
вх.закр = |
|
|
|
|
, |
(2.1.2) |
|
|
|
|
|
||||
2 + 1 |
|||||||
|
|
|
|||||
где – сопротивление нагрузочного резистора,
– коэффициент передачи детектора.
1
Таблица 2.1.1
|
|
ТИП |
ПОКАЗАНИЯ |
RВХ.ВОЛЬТ,МОм |
|
|
|
№ |
ВОЛЬТМЕТРА |
АП1,В |
АП2,В RРЕЗ,МОм |
ИЗМ. |
ТТХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.1.1 – Записи во время эксперимента
2
2.2Исследование влияния входного сопротивления вольтметра на результат измерения напряжения с применением делителей напряжения
Формула для расчёта коэффициента передачи делителя ′ с учётом входного сопротивления вольтметра:
|
= |
|
2 вх |
, |
(2.2.1) |
||
|
|
|
|||||
э |
|
2 |
+ вх |
|
|
||
|
|
|
|
||||
′ |
= |
|
|
э |
, |
(2.2.2) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
+ |
|||||
|
|
1 |
э |
|
|
||
где э – эквивалентное сопротивление параллельного включения второго сопротивления делителя и входного сопротивления вольтметра,
1 – первое сопротивление делителя,
2 – второе сопротивление делителя,
вх – входное сопротивление вольтметра.
Формулы для расчёта значений напряжений с учётом входного сопротивления вольтметра ′ и без учёта входного сопротивления вольтметра :
= |
|
п |
, |
(2.2.3) |
||
|
|
|
||||
д |
|
′ |
|
|
||
|
|
|
|
|||
= |
п |
|
. |
(2.2.4) |
||
|
||||||
|
|
|
||||
Формула для расчёта относительной погрешности измерения:
δ = |
− д |
∙ 100. |
(2.2.5) |
|
|||
|
д |
|
|
3
Таблица 2.2.1 – Результаты измерения
ВЛТМТР |
КОЭФФ.ПЕРЕДАЧИ ДЕЛИТЕЛЯ |
ПОКАЗАНИЯ |
НАПРЯЖЕНИЕ НА ВХОДЕ ДЕЛ |
ПОГРЕШНОСТЬ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БЕЗ ВЛТМТР |
С ВЛТМТР |
|
|
БЕЗ ВЛТМТР |
С ВЛТМТР |
Д1 |
Д» |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДЕЛИТЕЛЬ |
ДЕЛИТЕЛЬ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТИП |
Rвх,МОм |
К1 |
К2 |
К’1 |
К’2 |
АП1,В |
АП2,В |
U1,В |
U2,В |
Uд1,В |
Uд2,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3Определение обусловленной закрытым входом дополнительной погрешности измерения пиковым вольтметром амплитуды периодических однополярных импульсов
Данные для проведения эксперимента:
•Частота импульсов: = 1 кГц;
•Длительность импульсов: и = 1 мкс;
•Амплитуда: м = 2 В.
Формулы для расчёта погрешностей:
• Для «измерительной»: δ = п−м;
м
• Для расчётной: δ = 1.
Таблица 2.3.1 – Результаты измерений
|
|
|
|
ДОП.ПОГРЕШНОСТЬ |
|
№ |
Q(S) |
|
|
|
|
и |
Ап |
ИЗМ. |
РАСЧ. |
||
|
|
|
|
|
|
1 |
10^3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
2.4Исследование зависимости показаний электронных вольтметров от формы измеряемого напряжения
Таблица 2.4.1 – Результаты измерений
|
К.АМПЛИТУДЫ |
К.ФОРМЫ |
|
ДАННЫЕ ВОЛЬТМЕТРОВ |
|
НАПРЯЖЕНИЯ |
||||||||
ТИП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ап,В |
|
|
|
ИСХ |
ВХ.Д |
ИСХ |
ВХ.Д |
ТИП |
ВХ |
ТИПД |
ГРД |
КГРД |
ГРДХ |
Um |
U |
Umed |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5Поверка стрелочного электронного вольтметра по цифровому методом сличения
Таблица 2.5.1 – Результаты измерений
|
|
ПОКАЗАНИЯ ВОЛЬТМЕТРОВ |
|
ПОГРЕШНОСТИ ЕД.ИЗМ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИЗМЕРЯЕМЫЙ |
ЭТАЛОН |
|
|
|
||
№ |
|
|
|
|
|
ВВЕРХ,В |
ВНИЗ,В |
ВВЕРХ,В |
ВНИЗ,В |
ВВЕРХ,В |
|
ВНИЗ,В |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
Формула для расчёта погрешности единичного измерения:
= п − 0, |
(2.5.1) |
где 0 – проверяемое значение.
Формулы для расчёта среднего значения погрешностей со стороны
меньших значений и со стороны больших значений :
|
|
|
1 |
|
|
= |
∑ |
||
|
|
|||
|
|
|||
|
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
= |
∑ |
||
|
|
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
, |
(2.5.2) |
. (2.5.3)
Формула для расчёта оценки систематической составляющей погрешности :
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.5.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
(Δ |
+ |
|
). |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Формула для оценки среднеквадратичного отклонения случайной |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
составляющей погрешности |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
∑ (Δ |
|
|
− |
|
|
|
|
)2 + ∑ |
|
(Δ |
|
− |
|
)2 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
σ = |
√ =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|
. |
(2.5.5) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 − 1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Формула для оценки вариации : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.5.6) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |Δ − |
|
|
|. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
6
3 ВЫВОДЫ
7