Лабораторная. Лабор раб 8. Лабораторная работа 8 измерение электрических величин с помощью электронного осциллографа
 Скачать 65.37 Kb.
|
|
БУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО – Югры» «Политехнический институт» Кафедра радиоэлектроники и электроэнергетики Лабораторная работа № 8 ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА Выполнили: ______________________ _____________________ Группа: _________________________ Проверил: _______________________ Сургут 2022 г. Цель работы: приобретение практических навыков в работе с осциллографом и измерение с его помощью электрических величин. Порядок выполнения работы 1. Собрать схему соединений: К выходу "Func Out" генератора подключить первый канал осциллографа (Tektronix TBS1042).  Рисунок 1 – Схема 2. Установить регулятор генератора "Amplitude" в крайнее правое положение. 3. Включить генератор. В нижней правой части экрана генератора появится надпись "Sine". Нажатием кнопки "◄" или "►" добиться появления надписи "Square", это означает, что на выход генератора подаётся сигнал с формой меандр. 4. Установить регулятором генератора "Frequency" частоту F=7100 Гц. 5. Включить осциллограф. Органами управления осциллографа добиться устойчивого изображения импульсов. Выбрать коэффициент отклонения (масштаб my =5 В/см) и коэффициент развертки (масштаб mt= 0,5 с/см) так, чтобы на экране наблюдалось несколько импульсов, а исследуемое напряжение по вертикали занимало основную часть экрана. 6. Установить исследуемое изображение в положение, при котором нижний уровень сигнала совпадает с одной из нижних линий сетки, а верхний уровень находиться в пределах верхней части экрана. Переместить изображение так, чтобы верхний уровень сигнала находился на центральной вертикальной линии (рисунок 2).  Рисунок 2 – Осциллограф изображение 1 7. Измерить расстояние h (как показано на рисунке 2), вычислить амплитуду сигнала Um = h* my*М (М – это множитель, величина которого задается положением соответствующей кнопки на передней панели осциллографа = 1). Результаты занести в табл. 1. Um =5·5·1=25 В  Рисунок 3 – Осциллограф изображение 2 8. Установить изображение так, чтобы период Т в пределах десяти делений по горизонтали (рис.2). Измерить расстояния ltи и lT. ltи=2·0,5=1 с lT=8·0,5=4 с 9. Вычислить длительность импульса и период следования импульсов lи = ltи * lT * mt. lи =1·4·0,5=2 с 10. Вычислить значение коэффициента заполнения К=1/S, скважность S=Т/lи и частоту следования импульсов f. S=2 Частота = 1 / период импульса.  Т=10·0,5=5 с f=1/5=0.2 Гц S=5/2=2,5 коэффициента заполнения К=2/2,5=0,8 или 80% 11. Установить устойчивое изображение фронта импульса так, чтобы оно располагалось на основной части экрана (рис. 4). Измерить lф и вычислить длительность фронта tф= lф* mt.  Рисунок 4 – Осциллограф изображение 3 lф= 4,5·0,2=0,9 с tф= lф* mt=0,9·0,2=0,18 с 12. Аналогично п. 11 установить изображение среза импульса (рис.5) и измерить lс.  Рисунок 5 – Осциллограф изображение 4 lср= 4,2·0,5=2,1 с tср= lср* mt=2,1·0,5=0,168 с 13. Все измерения и вычисления занесем в табл. 1. Таблица 1. Результаты измерения и расчетов
Вывод: В ходе выполненной лабораторной работы мы приобрели практические навыки в работе с осциллографом и измерили его основные электрические величины. Контрольные вопросы 1. Назовите основные понятия метрологии. Дайте определения каждому понятию. Ответ: Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Теоретическая (фундаментальная) метрология – раздел метрологии предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии. Законодательная метрология – раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимости точности измерений в интересах общества. Практическая (прикладная) метрология – раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии. Физическая величина — свойство, общее в качественном отношении для множества объектов и индивидуальное в количественном отношении для каждого из них. Размер физической величины – количественное содержание свойства (или выражение размера физической величины), соответствующего понятию «физическая величина», присущее данному объекту. Значение физической величины — количественная оценка измеряемой величины в виде некоторого числа принятых для данной величины единиц. Единица измерения физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное единицы, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин. При измерениях используют понятия истинного и действительного значения физической величины. Истинное значение физической величины – значение величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Действительное значение физической величины – это значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Принцип измерения – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Метод измерения – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Результат измерения – значение величины, полученное путем ее измерения. Погрешность результата измерений – отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Сходимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей на результат измерения. Воспроизводимость – близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами и средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям (температура, давление, влажность и др.). Правильность – характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Достоверность – характеристика качества измерений, отражающая доверие к их результатам, которая определяется вероятностью (доверительной) того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных границах (доверительных). 2. Какие критерии качества измерений Вы знаете. Ответ: Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью измерений, а также размером допустимых погрешностей. Точность - это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным. Точность количественно оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности. Например, если погрешность измерений равна 10-6, то точность равна 106. Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений. Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законов теории вероятностей и математической статистики. Это даёт возможность для каждого конкретного случая выбирать средства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ с необходимой достоверностью. Под правильностью измерений понимают качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений. Сходимость - это качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей. Воспроизводимость - это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, различными методами и средствами). 3. Перечислите основные виды средств измерений. Дайте определение каждому виду. Ответ: Средство измерений – это техническое средство, используемое при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. К средствам измерений относят меры и измерительные приборы, преобразователи, установки и системы. От средств измерений зависит правильное определение значения измеряемой величины в процессе измерения. Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Например, гиря – мера массы, измерительный резистор – мера электрического сопротивления и т.п. К мерам относятся так же стандартные образцы и эталонные вещества. Стандартный образец – это мера для воспроизведения единиц величин, характеризующих свойства или состав веществ и материалов или среднелегированной стали с аттестованным содержанием химических элементов, образцы шероховатости поверхности. Эталонное вещество – это вещество с известными свойствами, воспроизводимыми при соблюдении условий приготовления, указанных в утвержденной спецификации, например «чистая» вода, «чистые» газы, «чистые» металлы. Эталонные вещества воспроизводят строго регламентированный состав веществ и широко используется при производстве количественных химических анализов и в создании реперных точек шкал. Например, «чистый» цинк служит для воспроизведения температуры ≈420 °С. В случае если мера должна использоваться исключительно со значениями, вычисляемыми согласно инструкции по эксплуатации с учетом поправок, приведенных в сопроводительной документации, то применяют меру не с номинальным, а с действительным значением. Меры подразделяют на однозначные и многозначные. Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера. По сути, она воспроизводит либо единицу измерения, либо некоторое определенное числовое значение данной физической величины. Например, измерительная катушка сопротивления, гиря, плоскопараллельная концевая мера длины, измерительная колба, измерительный резистор, нормальный элемент, конденсатор постоянной емкости. Из однозначных мер собирают наборы мер. Набор мер – это специально подобранный комплект мер, применяемых не только по отдельности, но и в различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда одноименных величин различного размера, например, набор измерительных конденсаторов, набор плоскопараллельных концевых мер длины, набор гирь. Многозначная мера воспроизводит ряд одноименных величин различного размера, например, конденсатор переменной емкости, вариометр индуктивности, линейки с миллиметровыми делениями. Эталонные средства измерений предназначены для передачи размеров единиц физических величин от эталонов или более точных образцовых средств рабочим средствам. Эталонными средствами измерений являются меры, измерительные приборы и устройства, прошедшие метрологическую аттестацию и утвержденные органами государственной или ведомственной метрологической службы в качестве эталонных. По назначению следует различать исходные и подчиненные эталонные средства измерений. Исходными называют эталонные средства измерений, от которых размер единицы передается с наивысшей в данном подразделении метрологической службы точностью. Подчиненными называют эталонные средства измерений, которым передается размер единицы от исходного эталонного средства измерений непосредственно или через другие эталонные средства измерений. Измерительный прибор представляет собой средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Цифровые отсчетные устройства бывают либо механические, либо световые. Механические отсчетные устройства используют в тех цифровых приборах, у которых измеряемая величина преобразуется в соответствующие углы поворота валов. Световые табло, состоящие, как правило, из системы индикаторных газоразрядных ламп, подсвечивающих те или иные цифры, используются в электронных цифровых приборах, у которых измеряемые величины преобразуются в определенную последовательность импульсных сигналов. Регистрирующие отсчетные устройства состоят из пишущего или печатного механизма и ленты. Простейшее пишущее устройство представляет собой перо, заполненное чернилами, фиксирующее результат измерения на бумажной ленте. В более сложных устройствах запись результатов измерений может производиться световым или электронным лучом, перемещение которого зависит от значений измеряемых величин. Измерительный преобразователь — средство измерений, служащее для выработки измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Список литературы Бородина, Е.А. Метрология Часть 1: учебно-методическое пособие. / Е.А. Бородина. – Сургут. гос.ун-т, ХМАО-Югры.-Сургут, 2019.- 19 с. Гончаров, А.А. Метрология, стандартизация и сертификация. / А.А. Гончаров. – М., 2005. - 239 с. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. / Ю.В. Димов. – СПб.: Питер, 2004. - 432 с. Метрология и электрические измерения: Учеб. пособие. / Е.Д. Шабалдин, Г.К. Смолин, В.И. Уткин, А.П. Зарубин; Под ред. Е.Д. Шабалдина. – Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.- пед. ун-т», 2006. - 282 с. |