К озловский / Kozlovsky / I / 4

Цель работы

Изучить устройство технические данные электронных вольтметров разных типов, а также порядок пользования ими для измерения переменных синусоидальных напряжений. Научиться измерять и определять параметры переменных синусоидальных напряжений (амплитуду, среднеквадратическое, средневыпрямленное значение) электронными вольтметрами разных типов. Приобрести навыки анализа результатов измерений и определения погрешности носителей.

1 Таблица 1 – Применяемые приборы

№ п/п	1	2	3	4	5
Назначение приборов	Источник питания	Вольтметр универсальный ого, стрелочный	Вольтметр переменного напряжения	Вольтметр образцовый	Осциллограф
Обозначение на схеме	G1	РV1	РV2	PV3	PO1
Тип прибора	Г3-107	ВУ-15	В3-38	В7-34А	С1-65А

2 Назначение и таблица технические данные приборов, указать вид детекторов вольтметров.

3 подготовить приборы к включению и описать порядок подготовки, подключения.

4 Собрать схему измерения №1.

Примечание: PV1, PV2, PV3, PO1 подключить к G1 для измерения напряжения поочередно.

5 Включить генератор, прогреть, установить частоту и выходное напряжение G1: f_r==1000 Гц, U_M.Г.=5…10В.

После подготовки включить вольтметр, прогреть и провести измерения. Рассчитать погрешность вольтметров по образцовому.

Рассчитать относительную погрешность δ’(U)% вольтметров по описаниям. Данные замеров и расчетов занести в таблицу 2. Вычертить осциллограмму.

Таблица 2 – Замеров и расчетов

Данные генератора	Прибор	Тип прибора	Замеры по вольтметрам U, UCB, UM	Расчеты
				U, B	UM, B	UCB, B	ΔU, B	δ(U)%	Δ’(U)%
UП=68В fr=1000 Гц δ(U)%=±2,5%	PV1	В3-38	U=5,8 B	5,8	8,2	5,2	0,2	3,33	±2,5%
	PV2	ВУ-15	U=5,8 B	5,84	8,26	5,26	0,16	2,67	±2,5%
	PV3	В7-34А	U=6 B	6	--	--	0	0	±0,13%
	PO1	С1-65А	U=6,5 B	4,59	6,5	5,85	1,41	23	±6%

ΔU=U-U₀ U-замер по образцовому вольтметру

δ(U)%-расчеты согласно ТО прибора

U_CB=0,637U_M

ΔРV1=6-5,8=0.2 B U_MPV1=5,8/0,707=8,2 B

ΔРV2=6-5,84=0,16 В ` U_MPV2=5,84/0,707=8.26 В

ΔРО1=6-4,49=1,41 В U_MPO1=0,5*0,707=4,59 В

δ(U)_РV1=0,2/6*100%=3,33% U_CBPV1=0,637*8,2=5,2 B

δ(U)_РV2=0,16/6*100%=2,6% U_CBPV2=0,637*8,26=5,26 В

δ(U)_РO1=1,41/6*100%=23% U_CBPO1=0,637*9,19=5,85 В

б) Измерение несинусоидального напряжения электронными вольтметрами разных типов и осциллографом

Цель работы

Изучить устройства вольтметров различных типов и порядок пользования ими при измерении переменных напряжений. Научиться измерять параметры напряжений несинусоидальной формы вольтметрами разных типов. Приобрести навыки выбора вольтметра для измерения.

1 Таблица 1 – Типы приборов

№ п/п	1	2	3	4	5
Назначение приборов	Источник питания	Вольтметр универсальный ого, стрелочный	Вольтметр переменного напряжения	Вольтметр импульсный	Осциллограф
Обозначение на схеме	G1	РV1	РV2	PV3	PO1
Тип прибора	Г5-54	В3-38	ВУ-15	В4-12	С1-65А

2 Теоретическая часть

2.1 Переменные напряжения характеризуются пиковым, средним, средневыпрямленным и среднеквадратичным значениями.

Пиковое значение U_M – это наиболее мгновенное значение напряжения за период. При разнополярных несимметричных кривых напряжение различают: положительное U_M, отрицательное U_M,пиковое значение.

Рисунок 1

Среднее значение U_CP за период (постоянная составляющая напряжения) – это среднее арифметическое значение мгновенных напряжений за период

средневыпрямленное значение U_CB (двухполупериодное выпрямление) – это среднее арифметическое из абсолютных мгновенных значений за период.

Среднеквадратичное значение U за период определяется как корень квадратный из среднего значения квадрата напряжения

Пиковое значение выражается из стеднеквадратичного через коэффициент амплитуды

U_M=K_аU

Средневыпрямленное значение выражается из среднеквадратичного через коэффициент формы

U_СВ=K_ФU

Таблица 2 – Коэффициентов K_а, K_Ф

Форма напряжения	График напряжения	Коэффициент амплитуды КА	Коэффициент формы КФ
Синусоидальная		1,41	1,1
Пульсирующая однополупериодная		2	1,57
Пульсирующая двухполупериодная		1,41	1,1
Треугольная симметричная		1,73	1,16
Прямоугольная			Q
Пилообразная		1,73	1,16

2.2 Измерение напряжения прямоугольной формы, положительные импульсы. Параметры: T, τ_и, Q=T/τ_и

2.3 Амплитудный (пиковый) детектор

а) вход открытый; шкала среднеквадратичная

Расчет U_M

U – отсчет по вольтметру

U_M=1,41*U

Рисунок 2 – Амплитудный детектор с открытым входом

б) вход закрыт; шкала среднеквадратичная

Рисунок 3 -- Амплитудный детектор с замкнутым входом

U_M= U₀+U_M’ U₀= U_M/Q

U_M’1,41U

2.4.2 Детекторы средневыпрямленного значения. Шкала среднеквадратичная.

а) однополупериодный б) двухполупериодный

Рисунок 4 – Детекторы средневыпрямленного значения

Вход открытый Вход открытый

Вход закрытый Вход закрытый

Если шкала среднеквадратичная

2.4.3 Детектор среднеквадратичного значения. Вход закрытый. Шкала среднеквадратичная.

2.4.4 Вольтметр импульсный с пиковым детектором. Шкала в максимальных значениях

Вход открытый Вход закрытый

U_М=U

2.5 Осцилограф

Y – количество делений по вертикали

К_У – В/деление К_Х – С/деление

τ=К_ХК_ХДХ_τ UM= К_УY/К_ВН

где К_У – коэффициент отклонения по вертикали

К_ВН – коэффициент деления внешнего делителя на соединительном кабеле

х_τ – количество делений по горизонтали на интервал τ

К_Х – коэффициент отклонения по горизонтали

3 Порядок выполнения работы

3.1 Выписать из ТО назначение, таблицу основных технических данных приборов. Для вольтметров указать вид детектора.

3.2 Описать подготовку приборов к работе. Указать, какое значение напряжения измеряем вольтметрами и осциллографом. Д ля каждого вольтметра и осциллографа выбрать и указать расчетные формулы определения амплитуды импульса.

3.3 Выбрать соединительные кабели к приборам. Схема соединений согласно рисунка 5. Приборы PV1, PV2, PV3, PO1, соединить с G1 поочередно.

G1

№1

PV1

№3

PV2

PV3

PO1

Рисунок 5 – Схема соединений приборов

3.4 Подготовить приборы к включению. Выбрать режим работы генератора. Выбрать пределы. Соединить G1 и PV1. Включить прибор, прогреть, выполнить замер по PV1. Не изменяя режима G1 поочередно выполнить замеры приборов PV1, PV2, PV3, PO1. Осциллограммы вычертить согласно рисунка 6. Данные замеров и расчетов занести в таблицу 3. Расчеты выполнить под таблицей.

Таблица 3 – Замеров и расчетов

Генератор импульсов	Обозначение и тип приборов		Данные приборов	Замер по приборам U, B	Расчетная амплитуда UM, B	δ(U)%
Г5-54 τи=400 мкс	PV1	В3-38	UK1=100мВ RВХ1=5МОм	48	67,2	0
τиr=100 UMГ=70 мВ Q=4 RВЫХ=1MOм δ(U)%=±2,5%	PV2	ВУ-15	UK2=0,3мВ RВХ2=1,5МОм	47,1	66	1,78%
	PV3	В4-12	UK3=100мВ RВХ3=1МОм	72	72	7,1%
	PO1	С1-65А	КУ=100мВ КХ=5МОм RВХ=1МОм	71	71	5,6%

δ(U)%=

n_у=8 дел

n_х=8 дел

х_Т=4дел

х_t=1,2дел

К=2 К_хд=1

К_Х=0,1 мс/дел

К_У=0,02 В/дел

Т=0,96 мc

U_M=YК_У/2 К_ВН

τ_и=х_τК_хКх_д=12vrc

T=x_TK_xK_xд=4*0,1*1=0,4мс

Вывод

При измерении синусоидального сигнала были определены основные параметры этого сигнала (амплитуда, среднеквадратическое, средневыпрямленное значения). Проанализируя рассчитанную погрешность и погрешность согласно ТО можно наблюдать, Что погрешности В3-38 и ВУ-15 превышают допустимые, но незначительно. Это может быть обусловлено суммарной погрешностью установки на генераторе, погрешностью при снятии результатов. В7-38 был принят за образцовый т.к. его погрешность согласно ТО на пределе 10 В равна ±0,13%. Погрешность по РО1=23%, что выше допустимой (6%). Погрешность на РО1 обуславливается тем что было снято не среднеквадратическое значение, а амплитудное.

Погрешность при измерении импульсных сигналов получили погрешности которые не соответствуют нормальным. За образцовый был принят В3-38 т.к. класс точности у его выше.