мет. Метрология, стандартизация и сертификация

• Название: Метрология, стандартизация и сертификация
• Дата: 18.10.2019
• Размер: 263 Kb.
• Имя файла: мет.docx
• Тип: Методические указания; #90774
• страница: 2 из 11

значений. Вариация может определяться также в процентах от нормирующего значения х#

Н — 100 f х₀ уц — Xq ум I / Xfj.

Результаты эксперимента и расчетов заносят в таблицу.

Показания поверяе­ мого прибора, X	Показания образцового средства измерения		Погрешность
			абсолютная		относи­ тельная б,%		приве­ дённая ъ%		вариация Я,%
	при увеличе­ нии хо ув	при уменьше­нии *о ум	при увеличе­ нии ДхуВ	при уменьше­ нии ДХум

Показания поверяемого и образцового приборов и абсолютная погреш­ность приводятся в единицах измеряемой величины.

Определение амплитудно-частотной характеристики АЧХ вольт­метра переменного тока проводят по схеме, представленной на рис. 1.1. В качестве источника питания используется генератор переменного тока, работающий в режиме синусоидальных колебаний.

Сначала следует установить указатель вольтметра на оцифрованную отметку в диапазоне (0,5...0,8) от выбранного предела измерений. Затем, не меняя выходного напряжения генератора, уменьшить его частоту до нескольких герц (2...5 Гц). При этом будут наблюдаться колебания указа­теля. Плавно увеличивая частоту входного напряжения, определить ее мини­мальное значение f\, при котором колебания прекратятся; снять 2-3 точки АЧХ до частоты/ = 50 Гц.

Результаты эксперимента и расчетов занести в таблицу, где/- устанав­ливаемые частоты, 11(f) - показания поверяемого прибора на соответствующих частотах, K(f) = U(f) / U(j 50 Гц) - относительные значения АЧХ.

/Гц	h		50		/т
и, В
т			1

Далее, увеличивая частоту входного напряжения до 10...20 кГц, снять зависимость показания поверяемого вольтметра от частоты. При этом следует предварительно определить, при какой приблизительно частоте изменения показаний вольтметра будут заметными. До этой частоты достаточно снять показания в 3...4 точках, а после нее-не менее чем в 5... 7 точках.

-10-

По полученным данным построить АЧХ вольтметра и определить нижнюю f_H и верхнюю /_в границы частотного диапазона в соответствии с требованиями по допустимому спаду АЧХ для поверяемого вольтметра.

Лабораторная работа 2. ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

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 электромеханического¹ 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.

¹ Результаты исследований но электромеханическим вольтметрам взять из лабораторной работы 1, если она выполнялась ранее.

-11-

Описание и порядок выполнения работы

Для выполнения работы применяют схему, представленную на рис. 2.1, где ГС - генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ - цифровой вольтметр, ЭВ - электронный вольтметр, ЭЛО - электронно-лучевой осциллограф.



Рис. 2.1

Основную погрешность электронною вольтметра определяют методом сличения, т. е. сравнением его показаний с показаниями образцового, в данном случае цифрового вольтметра, при синусоидальном напряжении. Показания образцового вольтметра принимаются за действительные значения напряжения.

Поверку электронного вольтметра GVT-417В проводят при частоте fo = 1 кГц на шкалах с верхними пределами 1 или 3 В, что обусловлено диапазоном ре­гулирования выходного напряжения используемого генератора.

Поверку проводят для п = (6... 10) отметок шкалы, равномерно распреде­ленных по шкале прибора, при плавном увеличении и уменьшении его пока­заний. Поверяемые точки напряжения U устанавливают на электронном вольт­метре, а действительные значения напряжений U_oyB,U_oyM снимают с цифрового вольтметра при подходе к поверяемой отметке И_и шкалы соответственно при увеличении и уменьшении показаний. Результаты измерений и расчетов пред­ставляют в виде таблицы.

Показания поверяемого электронного вольтметра, ив	Показания образцового цифрового вольтметра		Погрешность
			абсолютная			относи­ тельная, 5,%		приве­ дённая, т.*		вариа­ ция, я,%
	при увеличении и0 ув, В	при уменьшении Uo ум. В	при увелич. Д£/ув, В	при уменьш. дг/ум. в
Ушах — ) Цтях

Абсолютные, относительные, приведенные погрешности и вариации пока­заний определяют по формулам, приведенным в лаб. раб. 1, во введении или в [1]; определяют также максимальную приведенную погрешность

-12-

Утах = Мах{|у|} и максимальную вариацию Я_гаах = Мах{Я}, полученные в результате эксперимента.

По результатам испытаний и расчетов строят па одном графике зависи­мости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра, 5 = Fg (JJ), у = Fy (U); на графике также проводят линии, опреде­ляющие границы предельно допустимой приведенной погрешности, соответ­ствующей классу точности поверяемого прибора.

На основании анализа данных об основной погрешности и вариации показаний делают вывод о соответствии указанных характеристик требова­ниям, определяемым классом точности поверяемого прибора.

Амплитудно-частотную характеристику электронного вольтметра определяют как зависимость показаний вольтметра от частоты входного синусоидального сигнала при постоянном значении его напряжения.

На практике широко используют понятие рабочей полосы частот сред­ства измерений. Под рабочей полосой частот вольтметра понимают диапазон частот bf, для которого неравномерность АЧХ вольтметра не превосходит некоторой заранее установленной допустимой величины. Так, для электронного вольтметра GVT-417B в пределах рабочей полосы не допускается изменение АЧХ, превышающее 10 процентов от показания прибора на частоте fo = 1 кГц. Крайние значения диапазона частот, удовлетворяющего указанному требованию, называются нижней /_н и верхней /„ граничными частотами рабочей полосы электронного вольтметра.

Определение АЧХ проводят также по схеме, представленной на рис. 2.1. В качестве источника сигналов используют генератор SFG-2000, который обеспечивает постоянство амплитуды выходного сигнала при изменении частоты в его рабочем диапазоне'.

На генераторе ГС устанавливают частоту fo = 1 кГц при синусоидальной форме сигнала. С помощью регулятора выходного напряжения генератора ГС устанавливают показание электронного вольтметра на отметке шкалы в диапа­зоне (0,7...0,9) от верхнего предела измерений и записывают установленное

¹ Это свойство ГС является весьма полезным для проведения экспериментов, по­скольку рабочая полоса частот электронного вольтметра GVT-417B существенно шире рабочей полосы цифрового вольтметра GDM-8135 и, следовательно, цифровой вольтметр не может быть использован в качестве образцового.

- 13-

значение напряжения U(fo = 1 кГц) = ... .В дальнейшем при определении АЧХ изменяют частоту генератора сигналов ГС, а его выходное напряжение поддерживают постоянным.

Для контроля уровня сигнала и его формы используют электронно-луче­вой осциллограф. На экране осциллографа, с помощью подбора коэффициен­тов отклонения (VOLTS/DIV) и развертки (ПМЕ/DIV), получают удобную для наблюдений и измерений осциллограмму - изображение нескольких периодов синусоиды с достаточно большой амплитудой; записывают ампли- туду /_А (или двойную амплитуду /гд) изображения сигнала для последующего контроля уровня сигнала.

АЧХ электронного вольтметра удобно определять отдельно для области верхних и области нижних частот. В области верхних частот АЧХ начинают снимать с шагом 100 кГц: 1 кГц (начальная частота), 100 кГц, 200 кГц ..., до частоты, при которой показания электронного вольтметра упадут до величины порядка 0,8...0,9 от первоначально установленного показания U(fo = 1 кГц). Для уточнения верхней частоты /_в рабочей полосы частот Д/ электронного вольтметра в районе 10-процентного спада АЧХ необходимо дополнительно снять несколько точек АЧХ с меньшим шагом изменения частоты входного сигнала. В процессе проведения испытаний постоянный уровень выходного сигнала ГС контролируют электронным осциллографом.

Результаты испытаний и расчетов записать в таблицу, где (/(/) -- показания вольтметра на частоте/ K(f) - АЧХ вольтметра, представленная в относитель­ных единицах для соответствующих частот/ K(J) - LKf) / U(J'q = 1 кГц);/_в - верх­няя граничная частота рабочей частоты вольтметра, найденная в эксперименте.

Область вег			эхних частот
/кГц		1	100	200
Электрон. вольтметр	U(f), в
	т	1
Цифровой вольтметр	Г им, в
	т	1
Для ЭВ /в - для ЦВ /в « ....

При выполнении п. 4 задания аналогичным образом при тех же частотах оценивается АЧХ цифрового вольтметра. Результаты испытаний заносятся в ту же таблицу. При этом не обязательно уточнять АЧХ цифрового вольтметра в дополнительных точках по частоте. В этом случае значение граничной частоты цифрового вольтметра будет определено с меньшей точностью.

-14-

Нижняя граничная частота/, рабочей полосы А/^-для электронных вольт­метров переменного тока обычно находится в области единиц и первых де­сятков герц. Поэтому процедура определения АЧХ в области нижних частот может быть следующей: сначала уменьшают частоту от исходной /о = 1 ООО Гц через 200 Гц, а затем от 50 Гц - через 10 Гц. При необходимости уточняют нижнюю частоту /, рабочей полосы, при которой АЧХ падает до уровня 0,9 от ее значения при/)= 1000 Гц, снятием дополнительных точек с шагом 1 Гц. Оценка АЧХ цифрового вольтметра проводится при тех же частотах.

Результаты испытаний и расчетов представляют в виде таблицы.

Область нижних частот

/Гц

1000

800

50

40

10

8

Электрон.

!/(/), В

вольтметр

т

1

Цифровой

U(/), в

вольтметр

Щ

1

Для ЭВ /н =

...Гц,

для ЦВ /„ = ...Гц

По результатам проведенных исследований строятся графики АЧХ для верхних и нижних частот. По оси частот графики удобно строить в логариф­мическом масштабе.

Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока. В электронных вольтметрах переменного тока применяют преобразователи Пр переменного напряжения в постоянное,

как, например, показано на рис. 2.2, где u_m(t) - входное напряжение, У_ -

/

усилитель переменного тока, ИМ - магнитоэлектрический измерительный механизм, а - угол отклонения измерительного механизма. Применяют преобразователи амплитудного, средневыпрямленного или действующего значений переменного напряжения в постоянное. В то же время все элек­тронные вольтметры переменного тока, независимо от вида преобразова­теля, градуируются в действующих значениях синусоидального напряже­ния. Это может привести к появлению дополнительных погрешностей при измерении несинусоидальных на­пряжений.

Электронный вольтметр GVT-417B имеет преобразователь средневыпрям-