МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

Кафедра электротехники, метрологии и электроэнергетики

ГРУППА_________________________________

СТУДЕНТЫ_________________________________

_________________________________

_________________________________

_________________________________

_________________________________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ________________________________

ОТЧЕТ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

по курсу " Метрология и электрические измерения "

«ИЗМЕРЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ»

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Измерение нелинейных искажений сигналов синусоидального низкочастотного генератора Г3-109 автоматическим измерителем нелинейных искажений С6-11.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

С тепень нелинейных искажений гармонических сигналов характеризуют коэффициентом гармоник. Он представляет собой отношение среднеквадратического значения всех гармоник напряжения (или тока) искаженного сигнала, кроме первой, к среднеквадратическому значению напряжения (или тока) первой гармоники в процентах:

К вазиспектральные методы основаны на выделении или подавлении (фильтровании) одной из составляющих сигнала (первой гармоники) - и определении действующих напряжений полного сигнала или высших гармоник. Эти методы разделяют на две подгруппы: с подавлением первой гармоники и с выделением её. Наиболее широкое распространение получил метод, основанный на "подавлении первой гармоники". Он заключается в сравнении среднеквадратического (действующего) значения полного напряжения искаженного сигнала со среднеквадратическим значением напряжения всех высших гармоник, начиная со второй, имеющихся в искаженном сигнале. В этом случае фактически измеряется не коэффициент К_г, а величина К_г1, определяемая формулой:

Измерители нелинейных искажений применяются для оценки искажений формы выходных сигналов измерительных генераторов. Как правило, кроме основного назначения - измерения коэффициента нелинейных искажений в этих приборах предусматривается возможность измерения действующего значения переменного напряжения, частоты исследуемого сигнала и визуального наблюдения искажений.

К таким приборам относится автоматический измеритель нелинейных искажений С6-11. Внешний вид прибора приведен на рис.2.1.

Внешний вид прибора С6-11

Рис. 2.1

3. Экспериментальная часть

Схема соединения приборов для определения коэффициента гармоник выходного сигнала низкочастотного генератора

Г3-109 С6-11

Нагрузка

Осциллограф

Рис. 3.1

3.1. Выбор средства измерения для определения коэффициента гармоник выходного сигнала объекта измерения - низкочастотного генератора синусоидальных сигналов г3–109.

Коэффициент гармоник выходного сигнала на гнезде «ВЫХОД 1» низкочастотного генератора синусоидальных сигналов Г3–109 при сопротивлении нагрузки 50 Ом при наибольшем опорном значении выходного напряжения должен не превышать:

Кг_доп = 0,5 % в диапазоне частот свыше 200 Гц до 20 кГц;

Кг_доп = 1 % в диапазоне частот от 20 до 200 Гц и свыше 20 до 200 кГц.

В соответствии с требованиями ГОСТ 8.314—78 «Генераторы низкочастотные измерительные. Ме­тоды и средства поверки» необходимые пределы допускаемых значений абсолютной основной погрешности измерителя нелинейных искажений указаны в паспорте для генератора синусоидальных сигналов Г3–109 и должны быть Кг_ини ≤  (0,1 Кг_доп +0,1) %.

Т а б л и ц а 3.1

Пределы допускаемых значений абсолютной основной погрешности прибора с6-11

Диапазон частот	Пределы допускаемых значений абсолютной основной погрешности (Кгини), %
От 20 до 199,9 Гц	 (0,05 Кгп +0,06)
Свыше 199,9 Гц до 19,9 кГц	 (0,05 Кгп +0,02)
Свыше 19,9 до 199,9 кГц	 (0,1 Кгп +0,06)

где Кгп – конечное (предельное) значение шкалы, на которой производится измерение, в процентах:

0,3; 1; 3; 10; 30 % в диапазоне частот от 20 Гц до 199,9 Гц и свыше 19,9 кГц до 199,9 кГц;

0,1; 0,3; 1; 3; 10; 30 % в диапазоне частот свыше 199,9 Гц до 19,9 кГц.

Исходя из выше изложенного рассчитаем максимально возможное Кг_{ини макс} и выберем конечное значение шкалы, на которой может производится измерение в соответствии с требованиями ГОСТ 8.314—78 «Генераторы низкочастотные измерительные. Ме­тоды и средства поверки»

Т а б л и ц а 3.2

Расчет максимально возможного Кгпмакс и определение конечного Кгп значения шкалы прибора с6-11

fзг	Кгдоп зг, %	Кгпмакс, %	Кгп, %
20 Гц	1	Кгпмакс ≤ (0,1 Кгдоп + 0,1 - 0,06)/0,05 = 2,8	1
200 Гц	0,5	Кгпмакс ≤ (0,1 Кгдоп + 0,1 - 0,02)/0,05 = 2,6	1
1000 Гц	0,5	Кгпмакс ≤ (0,1 Кгдоп + 0,1 - 0,02)/0,05 =2,6	1
20 кГц	0,5	Кгпмакс ≤ (0,1 Кгдоп + 0,1 - 0,02)/0,05 =2,6	1
200 кГц	1	Кгпмакс ≤ (0,1 Кгдоп + 0,1 - 0,06)/0,1 = 1,4	1

Заключение: ввиду того что Кг_{доп зг} ≤ Кгп, то измеритель нелинейных искажений С6-11 пригоден для определения коэффициента гармоник выходного сигнала низкочастотного генератора синусоидальных сигналов Г3–109 на гнезде «ВЫХОД 1» в соответствии с требованиями ГОСТ 8.314—78 «Генераторы низкочастотные измерительные. Ме­тоды и средства поверки»

3.2. Измерение коэффициента гармоник выходного напряжения генератора синусоидальных сигналов Г3–109 на гнезде «ВЫХОД 1» при номинальной нагрузке 50 Ом на частотах 20, 200, 1000 Гц; 20 и 200 кГц при наибольшем опорном значении выходного напряжения U_вых =15 В.

Т а б л и ц а 3.3

Коэффициент гармоник выходного напряжения генератора Г3-109 на гнезде «ВЫХОД 1» на различных частотах f_зг этого напряжения при наибольшем опорном значении выходного напряжения U_вых =15 В.

fзг	Кг2 , %	Кгп, %	Кгини, %	Кг1, %
20 Гц
200 Гц
1000 Гц
20 кГц
200 кГц

где Кг₂ – показания прибора С6-11, %;

Кг_ини – абсолютная погрешность измерения Кг₂, величина которой определяется из табл. 3.1, %; Кг₁ - действительное значение коэффициента гармоник, которое при показаниях прибора Кг₂ более 10% определяется по табл. 3.4 .

П ри показаниях прибора для значений Кг более 10 % действительное значения коэффициента гармоник Кг₁ следует определять по табл.3.4 или формуле:

,

где Кг₂ –показания прибора С6-11, в процентах. Т а б л и ц а 3.4