3. Задания на экспериментальные исследования и методика их выполнения на компьютере (ewb, multisim)

Лабораторная работа выполняется на компьютере на рабочем поле виртуальной лаборатории EWB (MULTISIM).

Задание 1. Снять статическую характеристику цифрового вольтметра постоянного тока РV1 - Un=F(U).

1. Cобрать схему, приведенную на рис.3.1.

PV1 – отсчетное устройство цифрового вольтметра (предел измерения Umax=±10 В, разрядность АЦП 8, тогда число уровней квантования N_max=256). РАо – цифровой мультиметр с автоматическим выбором пределов измерения.

Переменному резистору R2 поставить точность переключения 1%.

Рис.3.1.

Нарисовать в отчет схему измерения.

Рассчитать предел значение единицы младшего разряда q цифрового амперметра (q = Х_max / N_max) и записать в отчет

Рассчитать единицу младшего разряда мультиметра q_м и записать в отчет.

Проверить выполнение условия q >> q_м, при этом условии можно пренебречь дискретным характером измерения тока мультиметром.

2. Определения начальный участок статической характеристики (рис. 1.2.).

Потенциометром R2 установить нулевое значение напряжение Vo в цепи, затем при плавном увеличении напряжения Vo следить за изменением показаний PVо, фиксируя при этом значение напряжения, при котором показание РV1 меняется на единицу младшего разряда.

Результаты измерений записать в табл.3.1.

Таблица 3.1.

№	UП, мВ (PV1)	U, мВ (PVo)	ΔUn= Un+1 – Un
1
2
…
10
			q=ΔUср=

Построить начальный участок графика статической характеристики ЦИП в режиме амперметра U_П = F(U).

3. Построить график абсолютной основной погрешности ΔU(U) = F(U) – F_И(U), где F_И(U) – характеристика идеального (без квантования) вольтметра в виде прямой линии U_П = U.

4. Определить единицу младшего разряда.

Для этого для каждой ступеньки рассчитать шаг квантования q_n= ΔU_n= U_n+1 – U_n, а затем рассчитать среднее значение шага квантования q=ΔUср

Задание 2. Исследовать абсолютную инструментальную погрешность цмфрового вольтметра РV1.

1. Измерить абсолютную инструментальную погрешность ЦИП.

Собрать схему, приведенную на рис.3.1. PV1 – отсчетное устройство цифрового вольтметра (предел измерения Umax=±10 В, разрядность АЦП 8, тогда число уровней квантования N_max=256). РАо – цифровой мультиметр с автоматическим выбором пределов измерения.

2. Потенциометром R2 последовательно установит 5 напряжений равномерно распределенных по диапазону измерений (0 - 10)В, например, установить входные напряжения U_N =1, 2, 5, 7, 10 В – их величину контролировать мультиметром PV0 и измерить эти напряжения U_П цифровым вольтметром PV1.

3. Рассчитать инструментальная погрешность по формуле:

U_иN =U_П – 0,5q – U_N ,

где U_N – показание РV0, Uп - показание РV1

Результаты расчетов занести в табл. 3.2.

Таблица 3.2.

№	UП, мА	UIN, мА	UиN, мА
1
2
…

Построить график зависимости U_иN = F(U_N) для выбранного диапазона ЦИП. По графику определите аддитивную и мультипликативную составляющие погрешности ЦИП.

В зависимости от характера изменения по диапазону измерения погрешности делятся на аддитивные и мультипликативные. Аддитивные погрешности не зависят от значения измеряемой величины X, мультипликативные растут с увеличением X.

Обычно для ЦИП погрешность задается в виде модели I = a +bI, где a и bX – соответственно аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности, где., а=I_иN(при I=0), b=( I - a )/I (при I=Imaх).

Задание 3. Измерение сопротивлений мультиметром

Измерьте по заданию преподавателя сопротивления резисторов, например 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм при различных диапазонах измерения ЦИП.

Оцените основную погрешность измерения по формулам. Результаты представь в табл. 3.3.

Таблица 3.3.

N	Диапазон измерения:	Значение кванта для диапазона измерения, Ом:	Показания ЦИП R, кОм:	Абсолютная погрешность измерения R, кОм:	Относительная погрешность измерения, %:	Результат измерения R ± R, кОм:
1	1 кОм
2	10 кОм
3	100 кОм

Сделайте выводы о характере изменения погрешности в зависимости от измеряемой величины и диапазона измерения, дайте рекомендации по выбору предела измерения.