Контрольные вопросы
1. Изобразите обобщенную структурную схему вольтметра переменного напряжения. Объясните назначения отдельных узлов и требования, предъявляемые к ним.
2. Изобразите структурную схему вольтметра постоянного напряжения с компенсирующим пилообразным напряжением, поясните принцип действия. Назовите источники погрешностей и возможные способы их уменьшения.
3. Изобразите структурную схему ЦВ с двойным интегрированием. Объясните принцип его действия. Каковы источники погрешностей измерений? Укажите возможные способы их уменьшения.
4. Что такое помеха нормального вида? Какие существуют способы борьбы с такой помехой?
5. Какие параметры переменного напряжения Вам известны? Как вычисляются коэффициенты амплитуды и формы? Рассчитайте эти коэффициенты для гармонического колебания, сигнала треугольной формы, меандра.
6. Что такое метод образцовых мер? Как он реализуется в данной работе? Каковы систематическая и случайная погрешности измерения в методе образцовых мер при линейной характеристике преобразования?
7. Как оценивают погрешность измерения коэффициента передачи k1, k2 и k3?
8. Изобразите схему и опишите работу диодного пикового преобразователя. Выведите соотношение для его относительной погрешности.
9. Изобразите упрощенную схему и опишите работу преобразователя напряжения средневыпрямленного значения с обратной связью.
10. Почему в вольтметре предусмотрено изменение постоянной времени ФНЧ в зависимости от частоты измеряемого сигнала?
Лабораторная работа № 5 измерение эквивалентных параметров конденсатора с помощью измерителя добротности
Целью работы является изучение некоторых методов косвенных измерений параметров конденсатора, проводимых с помощью измерителя добротности, а также оценка погрешностей таких измерений.
Описание лабораторной установки и методики измерений
Измерительная установка состоит из измерителя добротности Е4–11(см. приложение). В работе измеряют параметры схемы замещения конденсатора (рис. 5.1, а) с помощью измерителя добротности Е4–11. Схему замещения конденсатора можно представить в виде последовательного колебательного контура, состоящего из индуктивности LВ, емкости С и сопротивления RС. Индуктивность LВ определяется выводами конденсатора и зависит от его конструкции. Для дисковых керамических конденсаторов, применяемых в данной работе, можно считать, что индуктивность LВ определяется в основном их выводами. На частотах, меньших резонансной частоты контура LВ – С, полное сопротивление конденсатора имеет емкостной характер, поэтому его схему замещения можно представить в виде параллельного соединения эквивалентных емкости СЭ и сопротивления RЭ (рис. 5.1, б).
а б
Рис. 5.1
Эквивалентные параметры измеряют косвенным методом. Для этого сначала при отключенном измеряемом конденсаторе с помощью образцового
конденсатора настраивают измерительный контур прибора в резонанс и отсчитывают добротность Q1 и резонансное значение емкости С1 образцового
конденсатора. Затем к клеммам «СX» прибора присоединяют измеряемый конденсатор, снова настраивают контур в резонанс и отсчитывают доброт-
ность Q2 и емкость С2 образцового конденсатора. Параметры схемы замещения рассчитывают по формулам:
СЭ = С1 – С2 ,
где f – частота генератора; С0 – собственная емкость образцовой катушки индуктивности (ее значение и погрешность приведены на корпусе катушки индуктивности).
Погрешность измерений эквивалентной емкости оценивают по предельной погрешности, которая равна
ΔПС = ΔП1 + ΔП2 ,
где ΔП1 и ΔП2 – предельные погрешности измерений емкостей С1 и С2. Их рассчитывают с учетом неточности настройки контура в резонанс. Результат измерений
СЭ ΔПС .
Относительная предельная погрешность измерений эквивалентного сопротивления
где Пf – предельная погрешность воспроизведения частоты; ПC1 – предельная погрешность измерения резонансной емкости С1; ПC0 – предельная погрешность измерения емкости С0; ПQ1 и ПQ2 – относительные предельные погрешности измерений Q1 и Q2.
Результат измерений
RЭ ПR .
В работе измеряют значения СЭ и RЭ во всем частотном диапазоне прибора в (5…6) точках. Соседние частоты должны отличаться в (1,5…1,8) раз. При переключении поддиапазонов необходимо выбирать соответствующие образцовые катушки индуктивности (№ 2 и 3), устанавливать нуль прибора и калибровать шкалу добротности прибора на каждой частоте.
Результаты измерений следует изобразить в виде графиков. Погрешности измерений оценивают предельными значениями и отображают на графиках вертикальными линиями, ограниченными горизонтальными штрихами.
В работе также оценивают индуктивность выводов конденсатора, которую рассчитывают по формуле
где СЭ1 и СЭ2 –значения эквивалентной емкости, полученные на частотах f1 и f2. Для вычислений следует воспользоваться данными, полученными при измерениях СЭ в диапазоне частот.