56

Лабораторна робота 5

АНАЛОГОВІ ВОЛЬТМЕТРИ

Мета роботи - вивчення аналогових вольтметрів, придбання практичних навичок у перевірці аналогових вольтметрів і обробці результатів вимірювань.

5.1 ЗАВДАННЯ ДО ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ТА РОЗРАХУНКОВОЇ ЧАСТИНАМ

1. Вивчити принцип дії універсального аналогового вольтметра В7-26.

2. Провести перевірку вольтметра при вимірюванні синусоїдальної і постійної напруг.

3. Зробити вимірювання вхідної ємності Свх і активної складової вхідного опору Rвх.

4. Виконати обробку результатів вимірювання, та побудувати відповідні графіки.

5.2 ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ УСТАНОВКИ

У вимірювальній установці лабораторної роботи використовуються таки прилади:

• вольтметр В7-26 (Vx), що перевіряється;

• зразковий вольтметр Ф5053 (Vo) змінної напруги;

• магнітоелектричний прилад М-105, який використовується при вимірюванні постійної напруги як зразковий;

• генератор сигналів Г3-33;

• джерело постійної напруги ТЕС-88;

• куметр Е9-5А.

5.3 Порядок виконання роботи

1. Перевірка шкали універсального вольтметра В7-26 при вимірюванні синусоїдальної напруги.

а) Зібрати схему перевірки вольтметра В7-26 по мал. 5.1 і відкалібрувати прилади.

Малюнок 5.1 - Схема перевірки шкал вольтметра змінної напруги

б) Змінюючи вихідну напругу генератора на фіксованій частоті встановити значення, яке відповідає цифровим позначкам шкали «3В» вольтметра В7-26 (fг = 20 кГц, Uвих =3 В, Rвих = 600 Ом).

Виміри роблять двічі - при зростаючій та зменшуваній напрузі, не переходячи наступну поділку шкали «3В» вольтметра В7-26. Результати вимірювання занести до таблиці 5.1.

Виміри робити не менш 3-х разів. U – зростаюча напруга; U – напруга, яка зменшується.

Таблиця 5.1

V x,В

V0,В

результати обробки

1

2

3

абс, В

відн,%



U

U

U

U

U

U

в) По отриманим результатам і за даними формул знайти середньоарифметичні значення зразкового вольтметра:

; (5.1) ; (5.2)

г) По результатам вимірювання обчислити:

• абсолютну похибку ;

• відносну похибку 

• клас точності приладу: .

д) Побудувати графіки залежностей абсолютної похибки _абс і відносної похибок та поправочну криву для шкали “3В”, яка перевіряється. Проаналізувати отримані результати.

2. Перевірка шкали вольтметра при вимірюванні постійної напруги.

Малюнок 5.2 - Схема перевірки шкали вольтметра В7-26 для постійної напруги

а) Зібрати схему перевірки вольтметра В7-26 в режимі вимірювання постійної напруги (мал. 5.2) і відкалібрувати прилади.

б) Змінюючи вихідну напругу джерела постійної напруги (ДПН) встановлювати значення, що відповідають цифровим позначкам шкали «3В» приладу, який перевіряється.

Вимірювання роблять двічі - при зростаючий та напрузі (03В), яка зменшується, не переходячи наступну поділку шкали.

Результати вимірювання занести в таблицю 5.2.

Таблиця 5.2

V x,В

V0,В

результати обробки

1

2

3

Vx, В

V0, В

абс,В

відн,%



U

U

U

U

U

U

Вимірювання робити не менше 3-х разів.

Обробку результатів виконати по пунктах розділу 5.3 в, г, д.

За результатами двох дослідів зробити висновки про точність приладу, який перевіряється.

3. Визначення вхідної ємності Свх і активної складові вхідного опору Rвх досліджуваного аналогового вольтметра.

Вимірювання параметрів вхідного кола універсального аналогового вольтметра провадиться за допомогою куметра Е9-5А.

Вхідна ємність вольтметра визначається за формулою:

Свх = С₀ - Ск , (5.3)

де С₀ - ємність ноніусного еталонного внутрішнього конденсатора куметра, що відповідає настройці контура куметра на заданій частоті; Ск - ємність еталонного конденсатора куметра, що відповідає настройці еквівалентного контура із підключеним вольтметром і настроєним еквівалентним контуром у резонанс на тій же заданій частоті.

Активна складового вхідного опору вольтметра обчислюється по формулі

, (5.4)

де f – задана частота, на якій виконуються вимірювання; Qн - добротність еквівалентного контуру з увімкненим вольтметром; Q₀ - добротність контуру куметра на частоті f.

Еквівалентна схема куметра з приєднаним до нього вольтметром показана на мал. 5.3.

Малюнок 5.3 - Еквівалентна схема виміру Свх і Rвх

Свх, Rвх - параметри вхідного кола досліджуваного вольтметра;

С₀, R₀, L₀ - параметри контура куметра, настроєного в резонанс на частоті  = ₀.

Виміри виконують таким чином. Контур куметра Е9-5А, який складається з еталонної котушки №2 (L=0,2 Н, f = 25 - 50 МНz) і еталонного конденсатора змінної ємності (ручка на переднії панелі «Ємність, рF») настроюємо на f = 35 МГц у резонанс. Значення ємності записується. Потім підключається виносна головка вольтметра до клем Сх куметра і знову настроюємо контур у резонанс.

Визначаємо зміну ємності Ск по формулі

Ск = Свх = С₀ – Ск . (5.5)

Виміри виконують 7 - 10 разів, а похибки виміру Свх визначаються по правилах оцінки випадкових похибок прямих рівноточних вимірів при малому числі спостережень (див. додаток 1).

Для визначення активної складової вхідного опору Rвх вольтметра В7-26, одночасно з виміром Свх виконується вимірювання добротності Q₀ і Qн . Кількість вимірів і обробка результатів виконується як і при вимірі вхідної ємності Свх вольтметра В7-26.

Виведення формул 5.3, 5.4 показані у додатку 2.