Измерение уровня сигнала. Исследование мостовой схемы соединения элементов цепи
 Скачать 99.5 Kb.
|
|
Лабораторная работа 2 (Lr2) МОСТ ПОСТОЯННОГО ТОКАЦЕЛЬ РАБОТЫ Экспериментальное исследование мостовой схемы соединения элементов цепи. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫМ  осты постоянного тока широко применяют для измерения электрических и неэлектрических величин. Они строятся на основе метода сравнения с мерой. Задачи, решаемые при построении мостовых измерителей электрических величин, это уменьшение или полное исключение погрешности от сопротивлений соединительных проводов, обеспечение напряжения, пропорционального приращению преобразуемого сопротивления относительно его начального значения, снижение выходного сопротивления моста и снижение требований к измерительному устройству.Условие равновесия четырехплечего резистивного моста с питанием от источника постоянного напряжения с ЭДС E (рис 2.1) R1R3 = R2R4, откуда величина измеряемого сопротивления, например R2, R2 = R1R3/R4. Погрешность моста зависит от пределов измерения сопротивлений и обычно указывается в паспорте прибора. В уравновешенном мосте при малом приращении, например R4, напряжение диагонали U при идеальном источнике напряжения (Rвт = 0) с ЭДС E U ≈ ER4R2 /[(R1 + R4)(R2 + R3)] ≈ ER4/4R4, при условии, что R1 = R2 = R3 = R4. Важной характеристикой моста является его чувствительность (в данном случае) по напряжению вблизи его равновесия. Приближённо абсолютную чувствительность (в мВ/Ом) моста определяют как отношение конечных приращений выходного напряжения и сопротивления, т. е. Sа U/R, а относительную чувствительность (в милливольтах) – как отношение приращения выходного напряжения и относительного изменения сопротивления R/R4 плеча моста, т. е. So = U/(R/R4), где U = Un+1Un приращение выходного напряжения в диагонали моста, вызванное изменением сопротивления плеча моста на R = R4. Примечание. При изменении сопротивлений в двух противоположных плечах моста нужно удвоить величинуR в формулах абсолютной Sa и относительной Sо чувствительностей. УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ Задание 1. Запустить лабораторный комплекс Labworks и среду МS10 (щёлкнув мышью на команде Эксперимент меню комплекса Labworks). Открыть файл 2.2.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suite 10.0 среды МS10, или собрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания одинарного резистивного моста (рис. 2.2), и установить в диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы: резисторов R1 = R3 = 1 кОм; потенциометров R2 = R4 = 1 кОм; R = 0,01N1/3 кОм c округлением третьего знака после запятой приращение резисторов R2 и R4, где N – номер записи фамилии студента в учебном журнале группы; источника напряжения: ЭДС E = 12 В (источник идеальный, Rвт = 0);  вольтметра V1: род тока (mode) постоянный (DC), внутреннее сопротивление (Resistance) RV= 1 MОм. Скопировать рис. 2.2 на страницу отчёта. Задание 2. Снять и построить на одном рисунке характеристики выходного напряжения U моста от изменения сопротивления одного и двух (противоположных) плеч моста, т. е. U(R4) и U(R2, R4). С этой целью: рассчитать и заполнить 2-ю и 3-ю колонки табл. 2.1 и табл. 2.2 в электронной тетради отчета; запустить программу (щелкнув мышью в правом верхнем углу меню на цифре 1 кнопки  ). Убедиться, что мост уравновешен (показание вольтметра V1 практически равно нулю); остановить программу (щелкнуть мышью на цифре 0 кнопки ) и установить значение сопротивления резистора R4 = R1 R (n = 1);Таблица 2.1
Таблица 2.2
запустить программу, снять показание вольтметра V1 и занести его в 4-й столбец табл. 2.1. Примечание. Рекомендуется округлять третью или четвертую значащую цифру показания вольтметра; повторить опыты при n = 2, …, 10 для табл. 2.1, изменяя сопротивление R4; повторить опыты при n = 1, …, 10 для табл. 2.2, изменяя сопротивления R2 иR4; выбрать масштабы для напряжения Uи сопротивления R и построить (на одном рисунке) графики U(R4) и U(R2, R4). Задание 3. Рассчитать абсолютную Sа и относительную Sо чувствительности мостовой схемы при изменении одного и двух (противоположных) плеч моста, занести их в табл. 2.1 и в табл. 2.2 и по данным расчётов построить два графика с двумя характеристиками на каждом: Sа1(nR) и Sа2(n2R); Sо1(nR) и Sо2(n2R). СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Наименование и цель работы. 2. Расчётная схема цепи и копия схемы, смоделированной на рабочем поле программной среды MS10. 3. Формулы абсолютной Sа и относительной Sо чувствительности моста при изменении сопротивления R в одном и в двух противоположных плечах. 4. Таблицы измерений напряжения диагонали моста при изменении сопротивлений его плеч и расчёта абсолютной и относительной чувствительностей моста по напряжению. 5. Графики абсолютной и относительной чувствительностей моста по напряжению в зависимости от приращения сопротивления плеча (плеч). 6. Выводы по работе. ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ 2 1. Укажите, чему равно сопротивление резистора R4 уравновешенного одинарного моста с противоположными ветвями: R1 = 1 кОм и R3 = 3 кОм; R2 = 2 кОм и R4?  0,5 кОм 1 кОм 1,5 кОм 2 кОм2. Укажите единицу (измерения) абсолютной чувствительности по напряжению моста постоянного тока. В В/Ом Безразмерная Ом/В3. Укажите формулу относительной чувствительности по напряжению моста постоянного тока. Sо = U/(R4/R4) Sо = U/R Sо = R/U Sо = R/R4. Укажите (Да/Нет), зависит ли абсолютная чувствительность моста постоянного тока по напряжению от величины ЭДС источника постоянного напряжения? Да Нет5. Укажите значение относительной чувствительности моста с сопротивлением плеч R = 1 кОм, если при изменении сопротивления одного из плеч уравновешенного моста на 0,1% напряжение в диагонали изменилось на 1 мВ. 1 мВ 5 мВ 10 мВ 20 мВ |