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: 8 из 11

наблюдается в виде «пробела» на осциллограмме (см. т. 3 на рис. 6.4). Уста­новленное время задержки т измеряют цифровым частотомером ЦЧ в режиме измерения временного интервала при старт-стопном запуске.

Измерение мгновенных значений напряжений осуществляется с помощью устройств выборки и хранения УВХ и цифровых вольтметров ЦВ, установ­ленных в цепях входа (УВХ1, ЦВ1) и выхода (УВХ2, ЦВ2) ФНЧ.

С приходом импульса управления выборкой в УВХ запоминается текущее мгновенное значение напряжения и сохраняется в течение достаточно большого времени, необходимого для измерения напряжения цифровым вольтметром ЦВ.

Таким образом проводятся измерения входных u_BXJ и выходных и_ш>1Х, сиг­налов ФНЧ в выбранных дискретных точках где // - моменты времени изме­рения напряжений, отсчитываемые от импульса синхронизации. Результаты измерений по каждому эксперименту заносятся в таблицу.

и	'1	*2
«ВXI	«вх!	ивх2		иьхп
цвых /	“вых!	мвых2		ывыхл

По полученным дискретным точкам строятся требуемые по заданию графики. Приводятся выводы по работе.

Лабораторная работа 7.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМАХ

Цель работы - изучение способов и средств измерения амплитудных и временных параметров сигналов в электронных цепях.

Задание

1. Ознакомиться с имеющейся на рабочем месте аппаратурой и получить у преподавателя конкретные пункты задания для выполнения.

2. Измерить режим работы усилителя на постоянном токе; оценить погреш­ности измерений.

3. Измерить коэффициент усиления усилителя.

4. Измерить коэффициенты формы и амплитуды сигналов специальной формы на двух (трех) частотах; оценить погрешности результатов.

5. Измерить постоянную времени интегратора Оценить погрешность результата.

Описание и порядок выполнения работы

Измерение режимов работы усилителя на постоянном токе. Объектом исследования является усилитель переменного тока, схема которого пред­ставлена на рис. 7.1. Перед исследованием необходимо подать на усилитель питание напряжением U_n 9...10 В с источника постоянного напряжения стенда, обязательно соблюдая полярности указанные на схеме.

Режим усилителя по постоянному току определяется в контрольных

точках КТ2...КТ4 относительно отрица- о- *

тельного потенциала питания; для удоб- ° П Ri

ства изложения все точки, имеющие в данном случае одинаковый с минусом пи­тания потенциал, часто именуются шиной (или общей шиной).

Измерения напряжений проводят вольтметром постоянного тока, находя­щимся на стенде, или электроннолучевым осциллографом, работающим в режиме с открытым входом. Рис. 7.1

Результаты измерений должны быть представлены в виде

^uKTi=^uKTi^±AUKTi’ где {/кг,- - значения напряжений, измеренные вольтметром или осцилло­графом в соответствующих контрольных точках, А(7кт/ абсолютные по­грешности измерения напряжений (измерение напряжений соответствующи­ми средствами и способы оценки погрешностей представлены в инструкциях пользователей к соответствующим приборам; в разделе «Применение осцил­лографа для измерения параметров сигналов» лаб. раб. 4 и во введении).

Прямые измерения напряжений в контролируемых точках возможны, если входное сопротивление вольтметра/осциллографа существенно больше сопротивлений участков цепи, где проводятся измерения; в этом случае шун­тирующим влиянием средств измерений можно пренебречь.

Особое внимание необходимо уделять измерению напряжений во входных цепях усилителей, которые часто делают высокоомными. В этом случае прямые измерения напряжения в контрольной точке К'Г2 могут привести к большой по­грешности измерений из-за шунтирующего влияния самих средств измерений.

-41 -



Для уменьшения этой погрешности возможно, в частности, применение кос­венных измерений напряжения в точке КТ2. В этом случае последовательно изме­ряют одним вольтметром постоянного тока сначала напряжете U\ на сопротив­лении R], а затем напряжение Uj на сопротивлении Л₂. Тогда в достаточно широ­ком диапазоне входных сопротивлений усилителя и средств измерений напряже­те в контрольной точке КТ2 будет определяться выражением

^икт2=и"Т^'

относительная погрешность измерения этого напряжения

⁵КТ2 -^бп +8, +6₂, где 6„, 5], 5₂ относительные погрешности измерения напряжений U„, U\, И₂.

Сравните результаты прямых и косвенных измерений напряжения в кон­трольной точке КТ2.

Определение коэффициента усиления по переменному току проводится для двух выходов (контрольные точки КТЗ или КТ4 на рис. 7.1) с помощью ге­нератора ГС и осциллографа Для этого следует подключить к входу усилителя источник сигнала, а выбранный выход усилителя подключить к входу СН1 (СН2) осциллографа. Установив частоту синусоидального сигнала равной 1 кГц, следует отрегулировать амплитуду сигнала таким образом, чтобы изо­бражение сигнала на экране осциллографа визуально было бы неискажённым. После определения размера изображения двойной амплитуды £_вых (в делениях сетки экрана) оценивают значение выходного сигнала: (7_ВЬК = Аы^вых. где к₀\ - коэффициент отклонения осциллографа. Затем, подключив осциллограф к вхо­ду усилителя, подбирают значение коэффициента отклонения к₀2, обеспечи­вающее удобное наблюдете входного сигнала. Значение входного сигнала: П_вх = Ао₂-Г_Вх, где Ь_ш - размер изображения двойной амплитуды входного сиг­нала, в делениях. Коэффициент усиления оценивается по формуле:

К ^ВЫХ /■ Г fix-

Относительная погрешность результата (в процентах):

&К ⁼ 8г/ + 8гг ,

'-'вых вх

где , 8(у_ю - относительные погрешности измерения напряжений ос­циллографом (см. лаб. раб. 4, разд. «Применение осциллографа для измерения параметров сигналов»).

Измерение коэффициентов формы и амплитуды сигналов. Одним из способов измерения коэффициентов является срав­нение действующих, средневыпрямленных и амплитудных оценок одного и того же сигнала, полученных с помощью вольтмет­ров переменного тока с соответствующими способами преобразования входного пере­менного сигнала.

Источником испытательных сигналов является генератор сигналов спе­циальной формы (синусоидальной, прямоугольной, треугольной), входящий в вертикальный стенд лабораторной установки.

Измерение коэффициентов формы и амплитуды в лабораторной работе проводится с помощью встроенных в стенд преобразователей переменного напряжения в постоянное и вольтметров постоянного тока. Чтобы собрать вольтметр, показания которого пропорциональны действующему, средневы- ггрямленному или амплитудному значению сигнала, следует выход соответ­ствующего преобразователя соединить с входом вольтметра постоянного то­ка; вход преобразователя при этом становится входом соответствующего вольтметра переменного тока. Следует отметить, что в отличие от промыш­ленных вольтметров в данном случае показания прибора не градуируются в действующих значениях синусоидального напряжения. Это упрощает реше­ние поставленной задачи.

Каждый из преобразователей передаёт значение параметра входного сиг­нала с коэффициентом преобразования к = 0,1 при диапазоне входных напря­жений |t/_max] < 10 В и предельной допускаемой приведённой (к U_mm = 10 В) погрешностью у; для соответствующих преобразователей у_А = 1,5, у_ср == 1,5, у_д = 2,5 в диапазоне частот от 20 Гц до 50 кГц.

Относительная погрешность преобразования (в процентах)

_{6 =} T^aax*, (7.1)

^иа

где U„ - показание вольтметра, подключенного к выходу преобразователя.

Для измерения коэффициентов формы и амплитуды собрать схему, представленную на рис. 7.2, где ГС - генератор сигналов; ПАЗ, ПСЗ, ПДЗ - преобразователи амплитудного, средневыпрямленного и действующего зна­

-43-



чений; П - переключатель преобразователей; Bl, В2 - вольтметры постоян­ного тока; ВАЗ, ВСЗ, ВДЗ - вольтметры амплитудного, средневыпрямленно- го и действующего значений.

Коэффициенты формы кф и амплитуды Ад определяются отношениями: кф = U/U_Cp, Ад = U_mIU, где U, С/_Ср, V_m действующее, средневыпрямленное и амплитудное значения измеряемого напряжения. Относительная погреш­ность измерения любого из коэффициентов (в процентах):

8* ⁼ 8д(ср) + 8д+ 8_В1(в2) + 8_В2, где 8д(_ср) - относительная погрешность амплитудного (или средневыпрям- ленного) преобразователя; 5_Д - относительная погрешность преобразователя действующего значения; б_в)(_в2), 5_В2 - относительные погрешности измерений напряжения соответствующими вольтметрами.

Погрешности 5д(_Ср) б_д определяются по формуле (7.1) для каждого пре­образователя, а погрешности вольтметров - по двучленной формуле (см. вве­дение) с коэффициентами c/d; с = 0,5, d = 0/2 для предела измерений 2 В.

Рекомендуемые частоты сигнала генератора: 50, 400 и 1000 Гц. Выбран­ные значения устанавливаются с помощью частотомера стенда.

Рекомендуемый диапазон амплитуд входного сигнала преобразовате­лей: 5...10 В.

При проведении экспериментов следует с помощью осциллографа кон­тролировать форму выходного сигнала генератора.

Теоретические значения коэффициентов формы и амплитуды приведены в таблице.

Коэффициент	Значения коэффициентов для видов периодического сигнала
	синусоидального	прямоугольного	треугольного
амплитуды	V2 »1,41	1	Тз«1,73
формы	л- V2/4o,l,ll	1	2/л/3=1,15

Постоянные времени интегратора, рис. 7.3, а, измеряют косвенно на основании зависимости выходного напряжения i/_Bbrx (t) интегратора от по­стоянного напряжения (7_ВХ на его входе

Г'вих (0 Г^?_нх 1 /Т](2), (7-2)

-44-

где Т](2) = Лц2)С - постоянные времени интегратора по входу 1 (2). Приве­дённое соотношение на практике сохраняет хорошую линейность при малых значениях t

При скачкообразном изменении входного напряжения на величину Af/_Bx выходное напряжение будет меняться согласно (7.2) и в конце интервала времени Д/достигать максимального значения Д £/_вых, рис. 7.3, б. Отсюда по­стоянные времени интегратора определяются соотношением

Экспериментально определить постоянные Т|(2) можно с помощью гене­ратора прямоугольных импульсов и осциллографа. Для этого необходимо сигнал генератора прямоугольной формы подать на один из входов интегра­тора и вход СН1 канала осциллографа, а на второй вход СН2 осциллографа подать выходной сигнал интегратора. Регулировками осциллографа добиться устойчивого изображения, аналогичного рис. 7.3, б. По осциллограмме находят

где к₀, кр - коэффициенты отклонения и развёртки осциллографа, Ад,^, ^•Л(7_вмх> Ад,- размеры изображений входного и выходного напряжений и интервала интегрирования.

Постоянная времени т определяется в соответствии с формулой (7.3). Относительная погрешность 5_Т экспериментального определения постоян­ной времени