метода. Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине оп. Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине оп. 09 Электрорадиоизмерения Специальности 11. 02. 01 Радиоаппаратостроение
 Скачать 1.85 Mb.
|
|
Лабораторная работа № 2 Измерение переменного напряжения вольтметрами различных систем. Цель работы: Изучение электронных и цифровых вольтметров и сравнение их результатов измерений. 1. Оборудование: 1.1 Микровольтметр ВЗ-57 1.2 Милливольтметр ВЗ-38А 1.3 Цифровой вольтметр В7-38 1.4 Генератор низкой частоты (ГЗ-109) 1.5 Кабели соединительные 1.6 Техническое описание к приборам 2. Краткие теоретические сведения. При любом измерении неизбежны обусловленные разнообразными причинами отношения результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинные значения физических величин - это значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта. Они не зависят от применяемых средств измерений и являются объективной характеристикой объекта. Результаты измерений представляют собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерения. Они зависят не только от величин, но и от методов измерения, от средств измерения, от свойств чувств оператора. Погрешность измерения - отклонение результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Различают абсолютную и относительную погрешность измерения. Абсолютная погрешность измерения равна разности между результатом измерений А и истинным значением измеряемой величины X.  Относительная погрешность измерения представляет собой отношение (в процентах) абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.  Абсолютная погрешность измерения выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина, относительная погрешность в процентах. При измерении значений переменного напряжения различают: Амплитудное значение - Um Действительное (среднеквадратическое) значение - U Среднее значение - Ucp Средневыпрямленное значение - Ucв Для однополярных напряжений среднее и средневыпрямленное напряжения равны. Для разнополярных эти два параметра могут существенно отличаться друг от друга. Так, для гармонического напряжения: Uср.=Uo=O, a Uсв = 0,637*Um=0,901*U. Соотношение между ними:  ;  ;  В целях уменьшения влияния на измеряемую цепь вольтметры должны быть с большим входным сопротивлением, незначительной емкостью. ВНИМАНИЕ! ПРИБОРЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ЗАЗЕМЛЕНЫ! 3. Порядок выполнения работы. 3.1 Изучить техническое описание и научиться пользоваться вольтметрами. 3.2 Произвести измерение значений переменного напряжения микровольтметром ВЗ-57. Результаты измерений занести в таблицу 1. 3.3 Произвести измерение значений переменного напряжения милливольтметром ВЗ-38А, Результаты измерений занести в таблицу 1. Таблица 1- Результаты измерения значений переменного напряжения
3.4 Произвести измерение значений переменного напряжения цифровым вольтметром. Результаты измерений занести в таблицу1. 3.5 Произвести сравнение результатов измерений и определить среднеарифметическое значение погрешности, каждого прибора приняв за истинную величину показания встроенного прибора - индикатора функционального генератора. 4. Содержание отчета. 4.1 Наименование и цель работы. 4.2 Перечень используемого оборудования. 4.3 Таблицы результатов измерений. 4.4 Структурная схема электронного вольтметра. 4.5 Выводы. 5. Контрольные вопросы. 5.1 Какие классы точности на амперметры и вольтметры устанавливает ГОСТ? 5.2 Перечислить основные свойства электронных вольтметров. 5.3 Почему необходимо периодически поверять измерительные приборы? 5.4 По какой погрешности определяют класс точности измерительного прибора? 5.5 Назовите основные системы измерительных; приборов, используемых для измерения напряжения промышленной частоты. Лабораторная работа № 3 Измерение мощности. Цель работы: Измерение мощности в цепях постоянного тока и приобретение навыков работы с приборами. 1. Оборудование: 1.1 Источник питания постоянного тока Б5-29 1.2 Источник питания переменного тока 1.3 Стенд лабораторный. 1.4 Вольтметр цифровой В7-38 (M890G) 1.5 Ваттметр электродинамической системы 1.6 Соединительные провода и кабели 2. Краткие теоретические сведения: Электрическая мощность Р - это энергия выделяемая в цепи за единицу времени. Она может быть измерена ваттметром или определена через ток и напряжение на нагрузке. В цепи постоянного тока P=I·U, где I- ток нагрузки U- напряжение на нагрузке. В диапазоне звуковых и высоких частот, когда измерение тока и напряжения не представляет затруднения, мощность переменного тока можно определить косвенно. В случае гармонических колебаний средняя, т.е. активная, мощность определяете по формуле P = I2·RH или P = I2·RH · cos φ, или  где I и U- действующие значения тока и напряжения на нагрузке; Rh - активное сопротивление нагрузки; φ - сдвиг фаз между током и напряжением. Мощность может измеряться как в абсолютных, так и в относительных единицах. В первом случае мощность измеряется в ваттах, микроваттах, милливаттах, гектоваттах, киловаттах, мегаваттах. Относительные единицы измерения используются при наличии в исследуемом тракте СВЧ градуированных аттенюаторов. Например, если между исследуемым генератором и милливаттметром имеется определенное затухание, то точность генератора удобно измерять в децибелах, относительно какого-либо условного уровня мощности, например, одного ватта или милливатта, определяемой по формуле  дБгде, Ро - мощность генератора, Рх – мощность в точке принятой за исходную в какой-либо точке. На практике часто используется уровень, Ро = 1мВт - это значение называется абсолютный уровень. Пример, определить абсолютный уровень по мощности, если мощность равна 10 Вт. Тогда  .Измерение мощности на СВЧ имеет важное значение, т.к. контроль за режимом работы радиоустройств на этих частотах по току и напряжению или затруднен из-за большой погрешности амперметров и вольтметров, им совсем не возможен. Так, например, в сантиметровом диапазоне волн, где используются волноводы и резонаторы, и энергия передается в форме электромагнитного поля, измерение тока и напряжения теряет смысл. Следовательно, важной величиной, характеризующей режим и эффективность работы таких систем, является мощность. Измерения мощности в СВЧ диапазоне производится преимущественно косвенными методами, основанными на превращении измеряемой мощности или части ее в тепло (канометрический и термисторный методы). Чаще всего применяются ваттметры поглощающего типа, которые служат для генератора или усилителя искусственной нагрузкой. При измерении мощности генераторов СВЧ, работающих в импульсном режиме, различают так называемую импульсную и среднюю мощность,  , где Т - период следования импульсов, a t- длительность импульса. В зависимости от пределов измерения ваттметры делятся на три группы: измерители большой мощности (10-107) Вт; средней (0,1-10)Вт; малой (10-1-10-16) Вт мощности. Погрешность измерения ваттметров промышленного типа бывает от 5до 25%. 3. Порядок выполнения работы. 3.1 Заземлить корпуса источников питания.  Рисунок 1. Схема подключения приборов. 3.2 Собрать схему для измерения мощности постоянного тока (см. рисунок 1), Произвести измерения. Результаты занести в таблицу 1. 3.3 Собрать схему для измерения мощности тока промышленной частоты. Произвести измерения. Результаты измерения занести в таблицу 2. 3.4 Определить цену деления шкалы ваттметра. 3.5 Произвести обработку результатов измерения. 3.6 Определить класс точности ваттметра. Таблица 1 - Результаты измерения мощности постоянного тока.
4. Содержание отчета. 4.1 Наименование и цель работы. 4.2 Перечень используемого оборудования. 4.3 Схема включения ваттметра в электрическую цепь. 4.4 Таблица результатов измерений. 4.5 Выводы о проделанной работе. Примечание Величину сопротивлений измерить комбинированным цифровым вольтметром В7-38 или M890G. 5. Контрольные вопросы. 5.1 Дайте определение импульсной мощности. 5.2 Каковы преимущества применения относительных единиц мощности. 5.3 Какими факторами определяется рабочий диапазон частот измерения мощности в цепях постоянного тока с помощью ваттметра. 5.4 От чего зависит погрешность ваттметров электромеханического типа. 5.5 Приведите формулу расчета мощности при использовании косвенного вида измерений. Лабораторная работа №4 Изучение электронного осциллографа. Цель работы: Приобретение навыков работы с осциллографом. 1. Оборудование: Генератор ГЗ -109. Осциллограф С1-65А, (С1-73). Соединительные кабели. Технические описания к приборам. 2. Краткие теоретические сведения. Осциллографом называется прибор для наблюдения или регистрации электрических сигналов, а также для измерения их параметров. С помощью осциллографа можно измерить частоту, амплитуду, длительность периода, глубину модуляции сигнала и т.д. Согласно ГОСТа 9810-69 осциллографы обозначаются буквой С. Для получения устойчивого неискаженного изображения необходимо, чтобы генератор развертки вырабатывал напряжение, изменяющееся во времени по линейному закону с периодом, кратным периоду повторения сигнала, т.е.  где n - целое число, равное 1,2,3 и т.д., Тр - период развертки, Тс - период исследуемого сигнала. Известно, что размер изображения исследуемого сигнала по вертикали пропорционален чувствительности осциллографа и удвоенной амплитуде сигнала Um, т.е.  , откуда  .где S-чувствительность осциллографа. Среднеквадратичное (действующее) значение напряжения  Из формулы видно, что с помощью осциллографа можно измерить напряжение сигнала.  На практике используется два метода: Метод сравнения. Метод непосредственного отсчета. При использовании первого метода величина изображения исследуемого сигнала на экране осциллографа сравнивается с величиной изображения калибровочного сигнала, подключенного ко входу Y вместо измеряемого и определяется по формуле:  где U - среднеквадратичное значение измеряемого сигнала, а - размер изображения на экране под воздействием исследуемого сигнала, мм; b - размер изображения в результате действия калибровочного сигнала, мм; Uk - отсчитанная по шкале калибратора величина калибровочного сигнала в вольтах; К- коэффициент деления входного делителя. В осциллографе С1-65А шкала разделена на 8 делений по вертикали и на 10 делений по горизонтали. Действующее значение напряжения исследуемого сигнала в вольтах будет равно  , ВМетодом сравнения частота может быть определена двумя способами: a) с помощью фигур Лиссажу, б) с использованием метода непосредственного отсчета. Для получения на экране фигуры Лиссажу исследуемый сигнал fс подается на вход Y, на вход X подается сигнал известной частоты fх. После этого необходимо изменять fх до получения на экране устойчивого изображения простейшей фигуры Лиссажу (рис.1). Определить количество пересечений горизонтальной линии и вертикальной.  Рисунок 1 – Фигура Лиссажу Известно, что  , откуда  Пример. Фигура Лиссажу имеет вид, изображенный на рис 1, горизонтальная линия АВ дает четыре пересечения, nх = 4, а вертикальная CD - два, ny =2, тогда  Для определения fс методом непосредственного отсчета необходимо: Произвести проверку калибровки длительности развертки. На вход Y подать исследуемый сигнал и получить устойчивое изображение такого числа его периодов, которое наиболее близко укладывается в 10 делениях шкалы С1 -65А. Подсчитать расстояние Сх в делениях целого числа периодов п сигнала, укладывающихся в 10 делениях шкалы. Вычислить частоту сигнала по формуле  Гц,где n - число периодов, укладывающихся по шкале; Сх - расстояние в делениях шкалы, занимаемое n периодами сигнала; Тр - положение переключателя Время/Делен. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||