Электронные аналоговые вольтметры

• Название: Электронные аналоговые вольтметры
• Дата: 04.10.2022
• Размер: 52.11 Kb.
• Имя файла: 2.docx
• Тип: Отчет; #712810

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра ИИСТ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 2

по дисциплине «Метрология»

Тема: Электронные аналоговые вольтметры

Студентка гр. 5692 ______________ Иванова В.Ю.

Преподаватель ______________ Комаров Б.Г.
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 своему 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. 
   Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы сигнала с одинаковой амплитудой.
   

Схема установки.


Для выполнения работы применяют схему, представленную на рис. 2.1,

где ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треуголь­ной формы (SFG-2000), ЦВ – цифровой вольтметр (GDM-8135), ЭВ – электронный вольтметр (GVT-417B), ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф (GOS-620).

Спецификация средств измерения

Наименование средства измерений	Диапазоны измерений, постоянные СИ	Характеристики точности СИ, классы точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа (выхода)
Вольтметр универсальный цифровой GDМ-8135	Измерение на постоянном токе
	200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В, 1200 В	Пределы максим. абсолют. Погрешности		Rвх > 10 МОм
		0,001 Uизм +1 ед. мл. разр.
	Измерение на переменном токе
	200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В	0,005 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,01 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,02 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,05 Uизм +1 ед. мл. разр.	40Гц...1кГц 1...10кГц 10...20 кГц 20...40 кГц	Rвх ≥10 МОм Свх < 100 пФ

Осциллограф универсальный GOS-620	Коэф. откл. 5 мВ/дел... 5 В/дел, всего 10 значений, Коэф. разв. 0,2 мкс/дел... 0,5 с/дел, всего 20 значений	3% 3%	0...20 МГц	Rвх = 10 МОм Свх = 25 пФ
Генератор (синтезатор сигналов переменного тока SFG-2120)	Диапазон генерируемых частот (поддерживается постоянная амплитуда) 1Гц÷20МГц (20Гц÷10МГц)	Разрешено по частоте 0,1 Гц Погрешность установки ±(20х10-6) Амплитуда > 10Впик (на 50 Ом) <±0,3 дБ (0,1Гц-1МГц)	Частотный диапазон (для синуса и мендра) 0,1Гц … 20МГц Частотный диапазон (для треугольника) 0,1Гц… 1МГц	Выходное сопротивление 50 Ом±10% Постоянное смещение ±5В (на 50 Ом) Асимметрия формы 0,2…0,8 (от 2Гц до 100кГц) – плавная регулировка с разрешением 0,01 Неравномерность АЧХ (синус относительно 1кГц) <±0,3 дБ(0,1Гц÷1МГц) <±0,5 дБ(1МГц÷4МГц) <±2дБ(4МГц÷10МГц)

Обработка результатов измерений.

Основная погрешность электронного вольтметра.

Таблица 1

	Показания проверяемого электронного вольтметра U, В	Показания образцового вольтметра				Погрешность
		При увеличении Uо ув , В		При уменьшении Uо ум , В			Абсолютная				Относи-тельная, δ, %		Приве-денная, γ, %		Вари-ация Н, %
							При увеличении ΔUо ув , В		При уменьшении ΔUо ум , В
	0,50	0,49		0,48			0,01		0,02		0,02		0,003		0,003
	1,00	1,10		0,96			-0,10		0,04		-0,10		-0,033		0,05
	1,50	1,40		1,49			0,10		0,01		0,07		0,033		0,03
	2,00	2,10		1,99			0,00		0,01		-0,05		-0,033		0,04
	2,50	2,40		2,49			0,10		0,01		0,04		0,033		0,03
	3,00	2,85		2,99			0,15		0,01		0,05		0,05		0,05

Приведу пример расчета:




∆U_ув = U - U_0ув = 0.50– 0.49 = 0.01 B



∆U_ум = U - U_0ум = 0.50 – 0.48 = 0.02 B

или

δ = 100 * ∆U / U =100*0.01/0.5 =0,02 %

или

γ = 100 * ∆U / U_N = 100 * 0.01/3 = 0,003 %



Н=100*U_oув- U_oум/ U_N = 100*(0.49-0.48) /3= 0,003%


Амплитудно-частотная характеристика электронного вольтметра.

Таблица 2

Область верхних частот
f, Гц		1000	100,00	200,00	300,00		400
электронный вольтметр	U (f), B	2,50	2,51	2,50		2,50		2,50
	K (f)	1,00	1,00	1,00		1,00		1,00
цифровой вольтметр	U (f), B	2,50	2,50	2,40		2,32		2,24
	K (f)	1,00	1,00	0,96		0,93		0,90

Приведу пример расчета:



Таблица 3

Область нижних частот
f, Гц		1000	800	600	400	200	50	40	30	20	10
электронный вольтметр	U (f), B	2,5	2,51	2,5	2,5	2,5	2,49	2,49	2,45	2,45	2,52
	K (f)	1,004	0,996	1,000	1,000	0,996	1,000	0,984	1,000	1,029	1,004
цифровой вольтметр	U (f), B	2,49	2,36	2,36	2,36	2,35	2,3	2,3	2,1	2	2
	K (f)	1,00	0,94	0,94	0,94	0,94	0,92	0,92	0,84	0,80	0,80

Исследуемые характеристики		Форма сигналов
		синусоидальная	прямоугольная	треугольная
Uп показания вольтметра. В		1,5	2,5	1,2
Uср, В		1,35	2,25	1,08
U, В		1,50	2,25	1,24
δ, %		0,00	11,11	-3,22

Таблица 4
Приведу пример расчета:
Uср = Uп / 1,11 = 1,5 / 1,11 = 1,35 В

U = Uср* Kф = 1,35 * 1,11 = 1,50 В

δ = 100 * (Uп – U) / U = 100 * (1,50 – 1,50) / 1,50 = 0 %

Вывод
Выполнив данную работу, мы исследовали цифровой и электронный вольтметры. Исследование аналогового вольтметра показало, что прибор соответствует своему классу точности, равному 3 (Приведенная погрешность не превышает 3 %). В области верхних частот (от 400 кГц) цифровой вольтметр начинает давать разбросанные значения, что в свою очередь дает преимущества электронному. В области нижних частот (ниже 10 Гц) цифровой вольтметр начинает давать значения вразброс, что отличает его от аналогового. Таким образом область применения электронного вольтметра (4 Гц - 600 кГц) гораздо шире чем область цифрового (50 Гц -300кГц). При измерении аналоговым вольтметром сигналов различных форм наибольшая дополнительная погрешность наблюдается у прямоугольного сигнала (11,11 %). У треугольного сигнала дополнительная погрешность измерения составляет -3,22 %.

Санкт-Петербург

2017