2 лаба. лаба2. Электронные аналоговые вольтметры

• Название: Электронные аналоговые вольтметры
• Анкор: 2 лаба
• Дата: 18.03.2022
• Размер: 82.26 Kb.
• Имя файла: лаба2.docx
• Тип: Отчет; #403551

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационно-измерительных систем и технологий


отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Метрология»

Тема: ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Студенты гр. 0403		Андреев А.А.
Преподаватель		Минаев А.В.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы: исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.
Задание:

1. Ознакомиться с используемой аппаратурой и инструкциями по ее применению. Получить у преподавателя конкретное задание по выполнению работы.
2. Определить основную погрешность электронного вольтметра на диапазоне измерений, указанном преподавателем. Построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра. Сделать вывод о соответствии поверяемого вольтметра его классу точности.
3. Определить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) электронного вольтметра. Построить график АЧХ и определить рабочую полосу частот вольтметра на уровне затухания АЧХ, определяемом нормативно-технической документацией на поверяемый вольтметр.
4. Экспериментально оценить АЧХ цифрового вольтметра. Провести сравнительный анализ амплитудно-частотных характеристик электронного, цифрового и электромеханического1 вольтметров. Построить графики АЧХ исследуемых приборов.
5. Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы (синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот этого прибора. Объяснить и подтвердить расчетами полученные результаты. Сделать вывод о влиянии формы измеряемого напряжения на показания электронного вольтметра. 
Спецификацию применяемых средств измерений:

1. Вольтметр GDM – 8135 является универсальным прибором для измерения переменного и

постоянного тока и напряжения, сопротивления постоянному току («прозвона» цепей, и испытания p-n переходов полупроводниковых приборов – в лабораторных работах эти режимы не используются).

Вольтметр обеспечивает 4-х разрядную цифровую индикацию, максимально индицируемое число – 1999. Вес 1 единицы младшего разряда = (верхнему пределу измерений ) / 2000.

Прибор измеряет действующие значения переменного тока и напряжения синусоидальной формы.
Параметры входа: R_ВХ – входное сопротивление и С_ВХ – входная емкость прибора в режиме измерения напряжений; U_A – падение напряжения на приборе в режиме измерения токов; I_R – ток через резистор в режиме измерения сопротивления.

2. Многофункциональный синтезатор SFG-2000 предназначен для генерирования сигналов переменного тока различного назначения.
В лабораторной работе SFG-2000 используется только как генератор сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы. В этом режиме:

• 
  диапазон выходного напряжения – 0  7 В,
  
• 
  диапазон генерируемых частот – 1Гц  20 МГц,
  

в диапазоне частот 20 Гц 10 МГц поддерживается постоянная амплитуда выходных сигналов,

• 
  выходное сопротивление – 50 Ом.
  

Схемы экспериментов:

Для выполнения работы применяют схему, представленную на рис. 2.1, где ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ – цифровой вольтметр, ЭВ – электронный вольтметр, ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.



Рисунок 1 – Cхема экспериментов

Расчеты:

1)Определение основной погрешности элетронного вольтметра.

Показания поверяемого электронного вольтметра, U, В	Показания образцового цифрового вольтметра		Погрешность
			абсолютная		относительная, , %	приведённая, , %	вариация, Н, %
	при увеличении Uо ув, В	при уменьшении Uо ум, В	при увелич. Uув, В	при уменьш. Uум, В
0.5	0.55	0.49	-0.05	0.01	-10	-1.67	2
1	0.95	0.98	0.05	0.02	5	1.67	1
1.5	1.48	1.5	0.02	0	1.3	0,67	0.67
2	2.02	2.03	-0.02	-0.03	-1	-0.67	0.33
2.5	2.52	2.53	0.02	-0.03	0.8	0.67	0.33
3	3.01	3.05	-0.01	-0.05	-0.3	-0.33	0.33
max = 1.67 % Hmax = 2 %

График зависимость приведённой и относительной погрешности от показаний прибора:


На основании анализа данных об основной погрешности и вариации показаний можно сделать вывод, что максимальная приведенная погрешность = 1.67%, что больше 1,5% (класса точности прибора), значит проверяемый вольтметр не соответствует своему классу точности.

2)Определение амплитудно-частотной характеристики

Область верхних частот
f, кГц		1		100		200		300	400		500		600		700		800
Цифровой вольтметр	U (f), В		0.53		0.61		0.61	0.62		0.52		0.48		0.51		0.34		0.18
	K(f)		1		1.15		1.15	1.17		0.98		0.9		0.96		0.64		0.34
Электрон. вольтметр	U (f), В		0.5		0.5		0.5	0.5		0.5		0.5		0.5		0.5		0.5
	K(f)		1		1		1	1		1		1		1		1		1
Для ЭВ fв = 800 Гц

U( f) – показания вольтметра на частоте f; K( f) – АЧХ вольтметра, представленная в относительных единицах для соответствующих частот f;K(f) = U(f) /U(f₀ = 1 кГц); f_в – верхняя граничная частота рабочей частоты вольтметра

Область нижних частот
f, Гц		900		800		400		50	40		10		8		6		2
Электрон. вольтметр	U (f), В		1		1		1	1		1		1		1		1	1
	K(f)		1		1		1	1		1		1		1		1	1
Цифровой вольтметр	U (f), В		1		1.01		1	0.99		0.99		0.98		1.04		1.01	1.04
	K(f)		0.96		0.97		0.96	0.95		0.95		0.98		1		1.03	1
Для ЭВ fн = 2 Гц

f_н– нижняя граничная частота рабочей частоты вольтметра



3) Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока.

Исследуемые характеристики	Форма сигналов
	синусоидальная	прямоугольная	треугольная
Uп (показания вольтметра), В	1.5	2.65	1.25
Uср (расчет), В	1.35	2.39	1.13
U(расчет), В	1.5	2.39	1.3
, %	0	10.87	-3.85

Среднее значение напряжения при любой форме сигнала (в пределах АЧХ вольтметров) для вольтметров среднего значения рассчитывается по его градуировочной характеристике Uср = Uп /1,11.

При известной форме напряжения можно рассчитать действующее значение измеряемого напряжения U =k_фU_ср.

В частности, коэффициенты формы k_ф для используемых напряжений: синусоидального – 1,11, прямоугольного – 1, треугольного – 1,15.

Дополнительная относительная погрешность влияния формы напряжения на показания вольтметра (в процентах)  = 100 (U_п U) /U.

По результатам исследований сделан вывод о влиянии формы кривой напряжения на результаты его измерения электронным вольтметром. При прямоугольной форме сигнала погрешность у прибора самая наибольшая, при синусоидальной форме, погрешность наименьшая и равна =0%.


Вывод: в ходе лабораторной работы был проверен класс точности электронного вольтметра. Прибор показал, что приведённая погрешность больше класса точности прибора. Так же был получен вывод о влиянии форм сигнала на показания рассматриваемого прибора - синусоидальная форма кривой напряжения более подходит для точного результата его измерения электронным вольтметром.