2 лаба. Электронные аналоговые вольтметры

• Название: Электронные аналоговые вольтметры
• Дата: 27.04.2023
• Размер: 377.06 Kb.
• Имя файла: 2 лаба.docx
• Тип: Исследование; #1092670

_{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

Студент гр. 1403		Федотов Д.А.
Преподаватель		Жданова Е.Н.

Санкт-Петербург

2023

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 электромеханического 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.
Схема установки.




где ГС - генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ - цифровой вольтметр, ЭВ - электронный вольтметр, ЭЛО - электронно-лучевой осциллограф.
Спецификация.

Наименование средства измерений	Диапазон измерений, постоянные СИ	Характеристики точности, класс точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа (выхода)
Милливольтметр GVT-417В	300 мкВ… 100В Всего 12 пределов	Приведенная погрешность 3%	20 Гц…200 кГц
Вольтметр универсальный цифровой	200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В		40 Гц …1 кГц 1…0 кГц 10…20 кГц 20…40 кГц

Обработка результатов

1. 
   Определение основной погрешности электронного вольтметра.
   

Показания поверяемого электронного вольтметра, U, В	Показания образцового цифрового вольтметра			Погрешность
	при увелич. Uо ув , В	при уменьш. Uо ум, В	абсолютная					относи- тельная, , %		приве- дённая, , %		вариа- ция, Н,%
			при увелич. Uув, В			при уменьш. Uум, В
0,2	0,19	0,18	0,01		0,02		10		2		1
0,5	0,49	0,51	0,01		-0,01		2		1		2
0,6	0,59	0,6	0,01		0		1,7		1		1
0,8	0,8	0,8	0		0		0		0		0
1	1,02	1,02	-0,02		-0,02		2		2		0
 max = 2% Hmax = 2%

В



В



%



%

-верхний предел измерения.





Максимальная приведенная погрешность, соответствующая классу точности, равна 2%, что меньше 3% соответствующие классу точности прибора. Следовательно, прибор соответствует своему классу точности.

График зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра , по результатам испытаний и расчетов.

2. 
   Определение АЧХ электронного вольтметра
   

Верхние частоты:

f,кГц	a=lg(f)	u(t)электр	k(t)	u(t)цифр	k(t)	fв=0,9МГЦ
1	3	0,8	1	0,81	1
100	5	0,8	1	0,78	1
200	5,3	0,78	1	0,71	0,9
300	5,5	0,78	1	0,65	0,8
400	5,6	0,77	1	0,59	0,7
500	5,7	0,76	1	0,52	0,6
600	5,8	0,75	0,9	0,54	0,7
700	5,8	0,74	0,9	0,51	0,6
800	5,9	0,73	0,9	0,5	0,6
900	6	0,72	0,9	0,26	0,3

Нижние частоты:

f, Гц	1000	800	600	400	200	100	80	60	40	20	18
a=lg(f)	3	2,9	2,8	2,6	2,3	2	1,9	1,8	1,6	1,3	1,3
u(f)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
электр
k(f)	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
u(f)	0,81	0,81	0,81	0,81	0,81	0,8	0,8	0,8	0,78	0,71	0,69
цифр
k(f)	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0,9	0,9

fн=17ГЦ

Для рабочей полосы измерения допустим спад напряжения до 0.707 от первоначального значения.

Для цифрового вольтметра это точки B и С

B:

C:

Рабочая полоса цифрового вольтметра от 17 Гц до 0,9 МГц

3. 
   Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров
   

Среднее значение напряжения при синусоидальной форме сигнала (в пределах АЧХ вольтметра) рассчитывается по формуле:

При известной форме напряжения можно рассчитать действующее значение измеряемого напряжения:

где – показания вольтметра по его шкале; – коэффициент формы напряжения, для синусоидального напряжения , для сигнала прямоугольной формы , а для сигнала треугольной формы -

Дополнительная относительная погрешность влияние формы напряжения на показания вольтметра:

Исследуемые характеристики	Форма сигнала
	Синусоидальная	Прямоугольная	Треугольная
, В	0,8	1,35	0,65
, В	0,7	1,2	0,6
U , В	0,7	1,2	0,7
, %	0	12,5	-7,1

= 0,8/1,11 = 0,7 = 1,35/1,11
= 1,11 * 0,7 = 0,8 *100 = 12,5

0,65/1,11 0,6

1,15*0,6 0,7

= -7,1

Вывод: исследованы характеристики данного электронного вольтметра. Показания проверяемого вольтметра с погрешностью сходятся с результатами образцового. Максимальная погрешность 2%, следовательно, его точность соответствует заявленной. Определена рабочая полоса частот цифрового вольтметра: от 17 Гц до 0,9 МГц, определены зависимости между погрешностью значения и формы сигнала: минимальная погрешность при прямоугольной форме (0%), максимальная при синусоидальной (33,3%).