Главная страница
Навигация по странице:

  • Тема

  • Цель работы

  • Теоретические сведения

  • Описание лабораторной установки

  • Обработка результатов

    		•

    ЛЭТИ_ОМРИ_ЛАБ_6. омири 6. Поверка измерительных генераторов


    Скачать 3.32 Mb.
    НазваниеПоверка измерительных генераторов
    АнкорЛЭТИ_ОМРИ_ЛАБ_6
    Дата19.04.2023
    Размер3.32 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаомири 6.docx
    ТипОтчет
    #1075391

    МИНОБРНАУКИ РОССИИ

    Санкт-Петербургский государственный

    электротехнический университет

    «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

    Кафедра ТОР


    отчет

    по лабораторной работе №6
    по дисциплине «Основы метрологии и радиоизмерений»

    Тема: Поверка измерительных генераторов

    Студент гр.







    Преподаватель



    Данилин А.А.

    Санкт-Петербург

    2022

    Цель работы: изучение устройства генераторов сигналов и принципов их применения в радиоизмерительной практике. Исследование генераторов гармонических сигналов – низкочастотный (НЧ), высокочастотный (ВЧ) и генератор импульсов прямоугольной формы. Изучение структурных схем и назначения органов управления генераторов, методик контроля их параметров (поверки).

    Теоретические сведения:

    Измерительные генераторы – источники образцовых (тестовых) сигналов. Они отличаются возможностью установки формы и параметров выходных сигналов с заданной точностью (нормируемыми метрологическими характеристиками). Процедура контроля параметров измерительных генераторов и, в ряде случаев, их корректировки называется поверкой. Результатом поверки является аттестация прибора на соответствие его паспортному классу точности. Согласно ГОСТ 15069–86 измерительные генераторы делят по функциональному назначению на подгруппы:

    1. Низкочастотные генераторы сигналов (подгруппа Г3) – источники гармонических (синусоидальных) колебаний низких частот (от десятков герц до сотен килогерц –…единиц мегагерц).

    2. Высокочастотные генераторы сигналов (Г4) – приборы, вырабатывающие гармонические модулированные и немодулированные колебания высоких и сверхвысоких частот (от 0,1 МГц до десятков гигагерц);

    3. Генераторы импульсов (Г5) – источники одиночных или периодических видеоимпульсов, обычно прямоугольной формы.

    4. Генераторы сигналов специальной формы (Г6). Это функциональные генераторы низких и инфранизких частот, генераторы колоколообразных импульсов, сигналов случайной формы с нормируемыми статистическими параметрами (шумовые генераторы).

    5. Генераторы сигналов произвольной формы с прямым цифровым синтезом сигнала (Direct Digital Synthesis – DDS).

    6. Синтезаторы частоты на основе деления и умножения частоты опорного высокостабильного генератора.

    Аналоговые измерительные генераторы гармонических сигналов (НЧ, ВЧ и СВЧ) перекрывают диапазон частот от единиц герц до десятков гигагерц. В генераторах ВЧ предусматривают возможность амплитудной (АМ), а в ряде приборов – частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляций.

    Основным блоком измерительного генератора гармонических колебаний, определяющим частоту и форму выходного сигнала, является задающий генератор.

    Генераторы импульсов общего применения предназначены, как правило, для получения видеоимпульсов прямоугольной формы. Они используются при исследовании импульсных и цифровых устройств, измерении переходных характеристик и пр.

    Функциональные генераторы – это генераторы нескольких форм сигналов (синус, меандр, треугольник и др.). Частота сигналов может меняться в широком диапазоне – от долей герц до единиц мегагерц. От рассмотренных ранее генераторов они отличатся принципом действия. Для получения напряжения разных форм используют аналоговые интеграторы на основе прецизионных операционных усилителей, охваченные ПОС. Диапазон частот ограничен частотными свойствами применяемых операционных усилителей. Особенностью таких приборов является возможность управления частотой с помощью напряжения. Это позволяет использовать функциональные генераторы в измерителях АЧХ и в генераторах с частотной модуляцией.

    Описание лабораторной установки: В состав лабораторной установки входят исследуемые генераторы – высокочастотный Г4-102 и низкочастотный Г3-112, импульсный генератор Г5-54. Функциональный генератор GFG-8219A используется как источник сигнала модуляции. Образцовые приборы, позволяющие провести поверку этих генераторов – электронно-счетный частотомер Agilent 53181A, цифровой мультиметр GDM-8246 и цифровой осциллограф GDS-820С.

    Обработка результатов:

    1. Поверка высокочастотного генератора Г4-102

    Структурная схема поверки ВЧ-генератора Г4-102:



    Таблица 1.1. Измерение погрешности установки частоты ВЧ генератора Г4-102:

    Установленное значение

    Измеренное значение

    Относительная погрешность установки, %
    Паспортное значение предела погрешности, %

    5
    5,044
    0,872323553
    1

    8,5
    8,6036
    1,204147101

    12,5
    12,6242
    0,983824718

    13
    13,09265
    0,707648948

    18
    18,15316
    0,843709855

    25
    25,0623
    0,248580537

    26
    26,3242
    1,231566391

    38
    38,3342
    0,871806377

    50
    50,29472
    0,585985964

    Формула для расчета относительной погрешности установки: , где f – отметка по шкале генератора, – измеренное значение частоты.
    Таблица 1.2. Измерение погрешности установки выходного напряжения на калиброванном выходе генератора Г4-102:

    Установленное значение

    Измеренное значение

    Относительная погрешность установки, %
    Паспортное значение предела погрешности, %

    316000
    348210
    9,25016513
    18

    100000
    110320
    9,354604786

    31600
    34720
    8,986175115

    10000
    11490
    12,96779809

    3160
    2970
    6,397306397


    Таблица 1.3. Измерение погрешности установки коэффициента амплитудной модуляции:

    Установленное
    значение
    коэффициента
    модуляции, %




    Измеренное значение коэффициента модуляции, %
    Относительная погрешность установки, %

    90
    2,68
    0,24
    83,56164384
    7,704918033

    70
    2,52
    0,24
    82,60869565
    15,26315789

    50
    2,36
    0,44
    68,57142857
    27,08333333

    30
    2
    0,8
    42,85714286
    30

    10
    1,68
    1,28
    13,51351351
    26

    Формула для расчета коэффициента модуляции:

    Синусоидальная форма АМ сигнала для m = 90 %:

    Исследование режима АМ с другими формами модулирующего сигнала генератора GFG -8219A:

    • Треугольник:

    • Меандр:


    Наблюдение искажения формы огибающей, возникающих из-за ограниченной полосы частот модулятора генератора Г4-102:

    • 10 кГц:

    • 20 кГц:

    • 30 кГц:



    2. Измерение параметров прямоугольных импульсов генератора Г5-54

    Структурная схема поверки генератора импульсов Г5-54:


    Визуальный контроль формы и оценка длительности и амплитуды:

    Форма импульса:



    Таблица 2.1. Параметры импульса:

    Установленная амплитуда импульса, В
    Измеренная амплитуда Vp-p, В
    время нарастания, нс
    время спада, нс
    длительность импульса, нс

    2
    2,14
    73,6
    75,59
    867,1

    Таблица 2.2. Расчет погрешности установки амплитуды импульса:

    Установленная амплитуда импульса, В
    Измеренная амплитуда Vp-p, В
    Погрешность
    установки амплитуды,
    В
    Паспортное
    значение
    погрешности,
    В

    2
    2,14
    0,14
    0,2

    3
    3,12
    0,12
    0,3

    4
    4,24
    0,24
    0,4

    5
    5,12
    0,12
    0,5

    6
    6,16
    0,16
    0,6

    Формула для расчета погрешности установки амплитуд: .

    Таблица 2.3. Расчет погрешности установки длительности импульса:

    Установленная
    длительность
    импульса,
    мкс
    Измеренная длительность, мкс
    Измеренное время нарастания, нс
    Измеренное время спада, нс
    Погрешности установки
    длительности импульса, мкс
    Паспортная погрешность установки длительности, мкс

    10
    9,999
    130,4
    133,6
    0,001
    1,03

    100
    89
    847
    847
    11
    10,03

    Формула для расчета погрешности установки длительности импульса:

    .

    Таблица 2.4. Измерение погрешности установки частоты следования импульсов генератора Г5-54:

    Установленное значение

    Измеренное значение

    Относительная погрешность установки, %
    Паспортное значение предела погрешности, %

    10
    9,978
    0,220485067
    10

    100
    99,506
    0,496452475

    1000
    997,403
    0,260376197

    10000
    9952,273
    0,47955879

    30
    30,419
    1,377428581

    300
    304,951
    1,623539519

    3000
    3046,148
    1,514962503

    30000
    30221,352
    0,732435796

    70
    71,98
    2,750764101

    700
    717,975
    2,503569066

    7000
    7179,842
    2,504818351

    70000
    71319,574
    1,85022698

    100
    100,63
    0,626055848

    1000
    1005,154
    0,512757249

    10000
    10045,432
    0,452265268

    100000
    99870,253
    0,129915562


    3. Измерение параметров НЧ-генератора Г-112:

    Структурная схема поверки НЧ генератора Г3-112:

    Таблица 3.1. Измерение погрешности установки частоты генератора Г3-112:

    Установленное значение

    Измеренное значение

    Относительная погрешность установки, %



    Паспортное значение предела погрешности, %




    100
    100,83
    0,823167708
    2,3

    1000
    1003,3
    0,328914582
    2,03

    10000
    10080
    0,793650794
    2,003

    100000
    101097
    1,085096491
    2,0003

    1000000
    1013500
    1,33201776
    2,00003

    90
    90,237
    0,26264171
    2,333333333

    900
    900,31
    0,034432584
    2,033333333

    9000
    9042,3
    0,467801334
    2,003333333

    90000
    90744
    0,819888918
    2,000333333

    900000
    909190
    1,010789824
    2,000033333

    60
    59,715
    0,477267018
    2,5

    600
    598,83
    0,195380993
    2,05

    6000
    6007,1
    0,118193471
    2,005

    60000
    60351
    0,581597654
    2,0005

    600000
    603460
    0,573360289
    2,00005

    40
    39,446
    1,404451655
    2,75

    400
    396,38
    0,913265049
    2,075

    4000
    3974,1
    0,651719886
    2,0075

    40000
    39891
    0,273244592
    2,00075

    400000
    398630
    0,343677094
    2,000075

    14
    13,779
    1,603889978
    4,142857143

    140
    138,761
    0,892902184
    2,214285714

    1400
    1393,5
    0,466451381
    2,021428571

    14000
    13961
    0,279349617
    2,002142857

    140000
    139590
    0,293717315
    2,000214286

    10
    9,7405
    2,664134285
    5

    100
    98,527
    1,495021669
    2,3

    1000
    990,34
    0,975422582
    2,03

    10000
    9915,6
    0,851183993
    2,003

    100000
    99039
    0,970324822
    2,0003

    Формула для расчета относительной погрешности установки: , где f – отметка по шкале генератора, – измеренное значение частоты.

    Таблица 3.2. Измерение погрешности установки ослабления выходного аттенюатора генератора Г3-112:

    Установленное ослабление, дБ
    Измеренное
    напряжение,
    В
    Измеренное
    ослабление,
    дБ
    Погрешность установки ослабления, дБ
    Паспортное
    значение
    погрешности,
    дБ

    0
    997,5
    0,021741913
    0,021741913
    0,13

    10
    314
    10,06140704
    0,061407039

    20
    99,03
    20,08466442
    0,084664419

    30
    31,54
    30,02276622
    0,02276622

    40
    10,92
    39,23554723
    -0,764452767

    50
    3,16
    50,00625835
    0,006258348

    Формула для расчета ослабления: ,

    Вывод: в ходе работы изучили устройства генераторов сигналов и принципов их применения в радиоизмерительной практике. Исследовали генераторы гармонических сигналов – низкочастотный (НЧ): определили относительную погрешность частоты генератора и сравнили с паспортным значением предела погрешности установки: результат показал, что все показания относительной погрешности меньше паспортной, что говорит о исправности прибора, также рассчитали ослабление выходного аттенюатора и определили ее погрешность: результат показал, что почти во всех случаях погрешность установки ослабления меньше паспортной, высокочастотный (ВЧ): определили погрешность установки частоты: почти во всех случаях она меньше паспортной, определили погрешности установки выходного напряжения на калиброванном выходе, результат также говорит о исправности установки, также определили погрешность установки коэффициента амплитудной модуляции, результат показывает, что погрешность достаточно большая, что говорит о неисправности прибора или неправильности измерений, исследовали режим АМ с различными формами модулирующего сигнала, также удалось наблюдать искажения формы огибающей, возникающих из-за ограниченной полосы частот модулятора генератора, и генератор импульсов прямоугольной формы: рассчитали погрешность установки амплитуды импульса, длительности импульса и частоты следования импульсов генератора, результат говорит о исправности прибора, также. Также изучили структурные схемы и назначения органов управления генераторов, методик контроля их параметров (поверки).

    написать администратору сайта