Лабораторная работа 1 по дисциплине Методы и средства измерений в телекоммуникациях измерение постоянного тока
 Скачать 1.57 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Юго-Западный государственный университет Факультет фундаментальной и прикладной информатики полное наименование факультета Кафедра космического приборостроения и систем связи полное наименование кафедры Направление подготовки (специальность) 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи шифр и название направления подготовки, специальности Лабораторная работа № 1 по дисциплине «Методы и средства измерений в телекоммуникациях» «ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА» студента 4 курса группы ИТ-81з курса, группы Макарцов Олег Владимирович ____________________ фамилия, и. о. подпись, дата Проверил Преподаватель Коптев Дмитрий Сергеевич ____________________ фамилия, и. о. подпись, дата 2022 г. Цель работы: Изучение классификации измерений, ознакомление с методикой проведения измерений постоянного тока и методами обработки результатов измерений для количественной оценки полученных погрешностей. Ход работы: 1) Снятие характеристики аналого-цифрового преобразования Собрали схему измерения, изображенную на рисунке 1, где PA1 – эталонный амперметр, PA2 – амперметр в установке.  Рисунок 1 – Структурная схема измерительного эксперимента Следующим шагом начали проводить эксперимент по монтажной схеме, на измерительном стенде, изображённом на рисунке 2.  Рисунок 2 – Схема подключения амперметров В функциональной зоне «Измерение напряжения и тока», установили переключатель S1 в положение «2», а тумблер S2 в положение «+mA»; Переводим тумблер S3 в положение «=», мультиметр переключили на измерение постоянного тока предел 2 мА. Изменяя Iвых источника тока от 0 до 1.8мА, сняли показания и заполнили вторую строчку таблицы 1. Таблица 1 – Замеры монтажной схемы, эксперимент № 1
Следующим шагом переключатель S1 установили в положение «20». Изменяя Iвых источника напряжения от 0 до 18мА, заполнили вторую строчку таблицы 2. Таблица 2 – Замеры монтажной схемы, эксперимент № 2
2) Расчет абсолютных и относительных погрешностей преобразования Определим абсолютную погрешность измерений для каждого наблюдения по формуле 1: Δ = |Iизм – Iэт| (1) где: Iизм – измеренное значение тока, Iэт – истинное (действительное) значение. Определим относительную погрешность измерений для каждого наблюдения по формуле 2: δ = Δ/ Iизм (2) где: Δ – абсолютная погрешность измерения; Iизм – измеренное значение тока. Занесли полученные значения в соответствующие ячейки таблиц 1 и 2. Графически полученные характеристики наблюдаем на рисунках 3 и 4.  Рисунок 3 – Графическая характеристика погрешности  Рисунок 4 – Графическая характеристика погрешности Представленный анализ методических погрешностей амперметра показывает, что амперметр должен иметь малое сопротивление и, следовательно, малое напряжение. Таким образом, методические погрешности малы, когда мощность измерительного прибора мала. Это противоречие разрешается в электронных измерительных приборах, в которых информационные сигналы обрабатываются с использованием энергии дополнительных источников. 3) Исследование влияния изменения предела измерения амперметра на режим работы измеряемой цепи Используя схему, изображенную на рисунке 2, пределы измерений обоих амперметров переключим на 2 мА. Установим значение тока 1,5 мА по эталонному амперметру, показания амперметра в установке равны 1,492А. Установим переключатель пределов измерения S1 в положение «20». И видим показания эталонного амперметра равные 1,49 А. Далее переключим предел измерения на эталонном амперметре на 20 мА, установим ток амперметра PA2 равным 15 мА, получим показания 15,07А. Изменив предел измерений эталонного амперметра на 200 мА, получим показания амперметра PA2 равным 15,1А. Изменение пределов измерения для амперметра достигается параллельным подключением дополнительного сопротивления (шунта Rш), уменьшающего ток, протекающий через измерительный механизм. Шунт представляет собой активное сопротивление (резистор) Rш сравнительно малой величины, включаемое параллельно к зажимам амперметра. В том случае, когда сопротивление шунта RH меньше сопротивления измерительной катушки амперметра RA, сравнительно большая часть измеряемого тока IH проходит через шунт, а в амперметр ответвляется только его небольшая часть IA, определяемая соотношением сопротивлений амперметра RA и шунта RШ:  Вывод В ходе работы мы изучили классификации измерений, ознакомились с методикой проведения измерений постоянного тока и методами обработки результатов измерений для количественной оценки полученных погрешностей. Контрольные вопросы Дайте определение абсолютной погрешности измерения. Абсолютная погрешность – алгебраическая разность между номинальным и действительным значениями измеряемой величины. Дайте определение относительной погрешности измерения. Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к тому значению, которое принимается за истинное. Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах, в расчетах обозначается буквой – δ. Приведите основные причины возникновения динамических погрешностей АЦП. Возникновение динамических погрешностей связано с дискретизацией сигналов, изменяющихся во времени. Можно выделить следующие параметры АЦП, определяющие его динамическую точность. Максимальная частота дискретизации (преобразования) - это наибольшая частота, с которой происходит образование выборочных значений сигнала, при которой выбранный параметр АЦП не выходит за заданные пределы. Измеряется числом выборок в секунду. Выбранным параметром может быть, например, монотонность характеристики преобразования или погрешность линейности. Время преобразования (tпр) - это время, отсчитываемое от начала импульса дискретизации или начала преобразования до появления на выходе устойчивого кода, соответствующего данной выборке. Для одних АЦП, например, последовательного счета или многотактного интегрирования, эта величина является переменной, зависящей от значения входного сигнала, для других, таких как параллельные или последовательно-параллельные АЦП, а также АЦП последовательного приближения, примерно постоянной. При работе АЦП без УВХ время преобразования является апертурным временем. Время выборки (стробирования) - время, в течение которого происходит образование одного выборочного значения. При работе без УВХ равно времени преобразования АЦП. Приведите структурную схему цифрового амперметра;  Укажите какие классы точности имеют амперметры и вольтметры, выпускаемые промышленностью? Промышленность выпускает переносные амперметры класса точности 0,5 с верхними пределами измерений от 5 мА до 10 А на частоты до 1500 Гц; щитовые однопредельные амперметры классов точности 1,0; 1,5; 2,5 на токи до 300 А со встроенными трансформаторами тока и до 15 кА с наружными трансформаторами тока; переносные вольтметры класса точности 0,5 с верхними пределами измерений от 1. 6. Дайте определение номинального значения величины, цены деления и основной приведенной погрешности прибора. Номинальное значение величины — значение величины, соответствующее номинальному режиму работы изделия, определенному заводом-изготовителем. Цена деления — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к номинальному (нормированному) значению – верхнему пределу диапазона или поддиапазона измерения прибора. Список использованной литературы 1. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для студентов высших учебных заведений/ [Б.Я. Авдеев, В.В. Алексеев, Е.М. Антонюк и др.]; под ред. В.В. Алексеева. – 2-е изд., стер. – М.6 Издательский центр «Академия», 2008. С. 31- 43;155 -163. 2. О.В. Григораш. Электротехника и Электроника [Текст]: учебник –Ростов н/Д .: Феникс 2008 г.- 462 с. (70 экз.) 3. М.В. Бобырь, В.И. Иванов, В. С. Титов, А.С. Ястрибов. Электротехника и электроника [Текст] : учебное пособие : в 2 кн. Кн. 2 : Электроника. - Курск : КурскГТУ, 2009. - 240 с (59 экз.) 4. М. А. Жаворонков. Электротехника и электроника [Текст]: учебное пособие. - 2-е изд., стер. - М. : Академия, 2008. - 400 с. (5 экз.) 5. Ю. С. Забродин. Промышленная электроника [Текст]: учебник. - 2-е изд. стер. - М. : Альянс, 2008. - 496 с. (100 экз.) |