Лабораторна робота № 4 дослідження вибіркових rс-ланцюгів

Мета роботи: придбати навички експериментального визначення АЧХ вибіркових RC-ланцюгів; дослідити генератор і вибірковий підсилювач на базі послідовно-паралельного RC-ланцюга.

Порядок виконання роботи

Рис.1 Схема макету для дослідження вибіркових RC - ланцюгів.

1. Підключити звуковий генератор на вхід послідовно-паралельного RC-ланцюга і виконати вимірювання, необхідні для побудови АЧХ ланцюга. Визначити частоту квазірезонанса ланцюга ω₀ і коефіцієнт передачі ланцюга на частоті квазірезонанса α.

2. Записати вираз комплексного коефіцієнта передачі послідовно-паралельного RC-ланцюга. Перетворити цей вираз до виду

.

Розв'язавши рівняння , знайти частоту квазірезонанса ланцюга . Підставивши ω₀ в , визначити коефіцієнт передачі RC-ланцюга на частоті квазірезонанса .

3. Побудувати векторну діаграму послідовно-паралельного RC-ланцюга на частоті квазірезонанса (тобто коли активні і реактивні опори рівні по модулю - ) і переконатися, що фазовий зсув і ланцюга на цій частоті дорівнює 0, а .

4. Не включаючи ланцюг ПЗЗ (RC-ланцюг), підключити на інвертуючий вхід підсилювача звуковий генератор і визначити K_Umin и K_Umax, змінюючи величину резистора R₃.

5. Зібрати схему RC-генератора. Змінюючи коефіцієнт передачі ланцюга НЗЗ підсилювача β добитися стійкої роботи генератора в лінійному режимі. Виміряти U_mвых та f вихідного сигналу генератора за допомогою осцилографа. Визначити експериментально K_U інвертуючого підсилювача при роботі генератора в лінійному режимі (не змінюючи положення движка резистора R3).

6 У схемі RC-генератора встановити min значення K_Umin інвертуючого підсилювача (якщо змінювати R3 - відсутність генерації). Виконати вимірювання, необхідні для побудови АЧХ підсилювача з включеними ланцюгами НЗЗ і ПЗЗ. Визначити смугу пропускання отриманого вибіркового підсилювача та його добротність.

ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Схеми виконання вимірювань за 1,4,6.

2. Результати експериментальних досліджень.

3. Результати обробки даних експериментальних досліджень.

4. Результати аналізу, виконаного в п.2 і 3; векторна діаграма для п.3.

Лабораторна робота № 5 дослідження електронного частотоміру

Мета роботи: дослідження цифрових методів вимірювання та методики роботи з цифровим частотоміром.

Прилади та матеріали: Лабораторна установка включає електронний частотомір _____, осцилограф ______, генератор ______ та єднальні кабелі.

Порядок виконання роботи

1. Включити всі прилади і дати їм прогрітися протягом 10-15 хвилин.

2. Перевірка частотоміра в режимі «Контроль».

Перемикач «Рід роботи» встановити в положення «Контроль». Критерієм працездатності приладу є висвічування числа, кратного 10, за будь-яких значеннях часу вимірювання та періоду міток часу (перемикачі «Мітки часу» та «Час вимірювання»). Записати числа, що висвічуються, для двох значень часу вимірювання і двох значень періоду позначок часу.

3. Визначення похибки встановлення частоти генератора за допомогою частотоміра.

Початкове положення органів управління частотоміра:

- перемикач «Мітки часу» - «А»;

- перемикач «Час виміру» - «I S»;

- перемикач «Рід роботи»- «Частота А, Б»;

- аттенюатор каналу А – «1:1»;

- перемикач полярності каналу А – «».

Встановити вихідну напругу генератора рівною 1 В. Підключити вхід А частотоміра до затискачів генератора. Далі на всіх чотирьох піддіапазонах генератора (×1, × 10, × 100 і ×1000) зробити по три виміри довільно вибраних частот і результати занести в табл.1

Таблиця 1.

%

У звіті навести також значення усередненої відносної похибки. Похибки обчислюються за такими формулами:

де – частота генератора, відлічена за його шкалою;

– показання частотоміра;

– абсолютна похибка;

– відносна похибка;

– усереднена відносна похибка;

n = 12 – число вимірювань.

4. Вимірювання періоду прямокутного сигналу.

Вихідні положення органів управління Ч3-34:

- перемикач «Рід роботи»- «Т_В»;

- перемикач «Мітки часу»- «0,1 mS»;

- перемикач «Роздільно - Спільно» - «Роздільно»;

- аттенюатор каналу В – «1:1»;

- множник періоду – «10».

Підключити вхід В частотоміра, що знаходиться в блоці інтервалів часу, до затискачів  і «П 2 кГц» на правій бічній панелі осцилографа. Тумблер на цій панелі повинен бути включений.

Перевірити відповідність показань Ч3-34 реальному періоду сигналу, враховуючи, що його частота становить близько 2 кГц.

Перевірити, як впливають перемикачі «Мітки часу » і «Множитель періоду» на показання приладу ЧЗ-34. Результати зафіксувати для трьох значень перемикача «Мітки часу » і трьох значень перемикача «Множник періоду ». На підставі отриманих результатів зробити висновки.

Примітка: якщо на індикаторі Ч3-34 висвічуються нулі, необхідно встановити правильне значення рівня спрацьовування каналу В змінним резистором «-1В ---- +1В».

5. Вимірювання тимчасового інтервалу.

Переключити тумблер режиму роботи блоку інтервалів часу в положення «Спільно»; перемикач «Рід роботи»встановити в положення «t_В-Г» _. Решта положень органів управління та з'єднання аналогічні п.1.3.4.

Виміряти тривалість позитивного імпульсу і тривалість паузи між імпульсами. Сума їх повинна бути рівною періоду, значення якого було виміряно в п.1.3.4.

При вимірі тривалості імпульсу тумблер каналу В повинен знаходиться в положенні _, а тумблер каналу Г - у положенні _. При вимірі паузи тумблери потрібно переключити в протилежні стани.

Примітка: якщо на індикаторі Ч3-34 висвічуються нулі, необхідно відрегулювати рівень спрацьовування каналу В змінному резисторі «-1В ---- +1В»; якщо показники безперервно змінюються, необхідно відрегулювати рівень спрацьовування каналу В відповідним змінним резистором.

Перевірити, як впливає положення перемикача «Мітки часу » на результат вимірювання. Записати показання частотоміра для трьох положень перемикача «Мітки часу».

6. Вимірювання відношення частот.

Вихідні положення органів керування Ч3-34:

- перемикач «Рід роботи» - «F_AБ/F_В»;

- перемикач «Мітки часу»- «А»;

- перемикач «Роздільно - Спільно» - «Роздільно»;

- перемикач «Час виміру»- «1 S»;

- аттенюатор каналу А – «1:1»;

- аттенюатор каналу В– «1:1».

Встановити на виході генератора напругу 1 В, частоту 2 кГц. Підключити до виходу генератора вхід А Ч3-34. Підключити вхід В до осцилографа аналогічно п.3.4. Змінюючи частоту генератора, виміряти 8 значень відношення частот, у тому числі і для частот, менших 2 кГц. Перевірити, як впливає положення перемикача «Час вимірювання» на результат вимірювання.

ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Назва та мета роботи.

2. Схеми виконання вимірювань.

3. Результати експериментальних досліджень.

4. Результати обробки даних експериментальних досліджень.

5. Висновки.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Принцип вимірювання частоти.

2. Принцип вимірювання періоду.

3. Принцип виміру часових інтервалів.

4. Принцип виміру відношення частот.

5. Призначення органів управління частотоміра.

Розрахункова робота

МЕТРОЛОГІЧНА АТЕСТАЦІЯ

ЕЛЕКТРОННОГО ТЕРМОМЕТРА

Мета роботи: засвоїти поняття метрологічної атестації (МА) засобів вимірювальної техніки. Виконати МА електронного термометра опору.

ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ

Під МА будь-якого засобу вимірювання розуміють дослідження засобу вимірювання, яке виконується метрологічним органом для визначення його метрологічних властивостей.

З метрологічної точки зору МА є всебічне дослідження ЗВ з метою виявлення його метрологічних властивостей (діапазону вимірювань, чутливості, погрішності, умов застосування і ін.). При МА перевіряють незмінність метрологічних характеристик (МХ) відносно часу і дії обурювальних величин на погрішність ЗВ.

З правової точки зору МА є акт визнання (вперше) законним конкретного ЗВ (нового або в новій якості). На підставі результатів МА встановлюється мінімум операцій, які необхідно виконувати надалі при повірці цього ЗВ, а також міжповірювальний інтервал. Факт визнання ЗВ законним оформляється документально, шляхом видачі свідоцтва про МА. Свідоцтво відображає як правову сторону МА, так і технічну – в ньому міститься перелік МХ ЗВ, використаних методів їх дослідження і зразкових ЗВ (ЗЗВ).

Початкові данні для розрахунку:

• клас точності термометра, що атестується К_{т_терм};

• клас точності платинового термоперетворювача опору К_{т_ТОП};

• діапазон вимірювальних температур Т_min…T_max, С 0…100.

Початкові дані вибираються з табл.1 відповідно до варіанту.

Структурну схему термометра, що атестується, надано на рис.1.

Рис.1 Структурна схема електронного термометра.

Для успішної метрологічної атестації ЕТ необхідно, щоб його фактична погрішність не перевищувала паспортну у всьому діапазоні вимірювань.

Сумарна погрішність термометра носить систематичний характер і визначається за формулою

, (1)

де Т_ТОП – межа невиключеної систематичної погрішності (НСП) ТОП; Т_ВК – межа НСП вимірювального каналу (ВК), що складається з ПОН, НП і АЦП; k – коефіцієнт, який залежить від довірчої вірогідності р і числа складових НСП. При р=0,95, k приймає значення 1,1.