- •Лабораторная работа № 4 «Измерение уровня напряжений радиотехнических сигналов»
- •I. Цели работы
- •II. Объекты измерений, средства измерений и требуемая точность измерений
- •III. Программа работы
- •IV. Домашнее задание
- •V. Лабораторное задание
- •Часть 1. Ознакомление с вольтметрами и подготовка их к работе
- •Часть 2. Ознакомление с параметрами уровня периодических напряжений
- •Часть 3. Исследование подавления гармонической помехи в интегрирующих вольтметрах постоянного тока
- •3.3. Экспериментально исследовать подавление гармонической помехи в вольтметре в7-77 при различных частотах помехи.
- •Часть 4. Исследование влияния формы периодических напряжений на показания вольтметров в7-77, в7-40, в7-26 и в3-57
- •4.1. Рассмотреть алгоритмы формирования показаний вольтметров в7-77, в7-40, в7-26 и в3-57 при измерении переменных напряжений.
- •4.2. Экспериментально исследовать влияние формы периодических напряжений на показания вольтметров в7-77, в7-40, в7-26 и в3-57.
- •Часть 5. Ознакомление с погрешностью взаимовлияния при измерении напряжений
- •5.1. Ознакомиться с замыслом эксперимента.
- •5.2.Экспериментально исследовать погрешности взаимовлияния при измерении напряжений.
- •VI. Указания по обработке и анализу результатов выполнения лабораторного задания
- •VII. Контрольные вопросы
- •Краткие технические характеристики вольтметров Вольтметр в7-77 в режиме измерения постоянного напряжения
- •Вольтметр в7-77 в режиме измерения напряжения переменного тока синусоидальной формы
- •Вольтметры в7-38, в7-40 в режимах измерения постоянного напряжения
- •Вольтметр в3‑57
- •30; 100; 300 МкВ; 1; 3; 10; 30; 100; 300 мВ; 1; 3; 10; 30; 100; 300 в.
- •5 Гц – 5 мГц.
- •Краткие технические характеристики осциллографа универсального gos-620fg
- •Краткие технические характеристики генератора сигналов специальной формы sfg-2110
- •Замечания по выбору вольтметров и особенностям измерения амплитудных параметров напряжения
- •1. Необходимая априорная информация
- •2. Рекомендации по выбору вольтметра в зависимости от используемого в нем типа детектора
- •3. Рекомендации по подключению к объекту исследования.
2. Рекомендации по выбору вольтметра в зависимости от используемого в нем типа детектора
Для измерения постоянного напряжения выбираются вольтметры из подгрупп В2 (вольтметры постоянного напряжения) или В7 (универсальные вольтметры).
Для измерения параметров переменного напряжения выбираются вольтметры из подгрупп В3 (вольтметры переменного напряжения) или В7. Следует помнить, что в этих вольтметрах могут использоваться детекторы (преобразователи переменного напряжения в постоянное) различных типов.
Большинство вольтметров подгрупп В3 и В7 рассчитаны на измерение только СКО гармонического напряжения. В этих вольтметрах могут быть применены детекторы разных типов (детектор пикового отклонения – пиковый, детектор средневыпрямленного отклонения – выпрямительный и детектор среднеквадратического отклонения – квадратичный). Так как фактически измеряемый параметр исследуемого напряжения определяется типом детектора, а вольтметр проградуирован в СКО гармонического напряжения, то только при квадратичном детекторе вольтметр "что измерил, то и показывает". Вольтметры же с пиковым или выпрямительным детекторами "пересчитывают" фактически измеренный параметр в СКО гармонического напряжения.
Например, вольтметр с пиковым детектором измеряет пиковое отклонение входного напряжения, а показывает число в раз меньшее, т.к. предполагается, что на входе вольтметра напряжение гармоническое, у которого амплитуда вбольше, чем СКО.
Вольтметр с выпрямительным детектором измеряет средневыпрямленное отклонение, а показывает число в раз большее (именно во столько раз среднеквадратическое отклонение гармонического напряжения больше его средневыпрямленного отклонения). Однако, идеально гармонических напряжений не бывает, поэтому в технических описаниях вольтметров с не квадратичными детекторами приводятся значения допускаемых коэффициентов гармоник Кг доп. Должно выполняться условие Кг Кг доп, где Кг – коэффициент гармоник исследуемого напряжения. В противном случае не гарантируется точность измерения, приведенная в технических характеристиках вольтметра.
Если необходимо измерить СКО периодического негармонического напряжения то надо выбрать вольтметр, в котором используется квадратичный детектор. Погрешность измерения СКО такими вольтметрами зависит не от формы исследуемого напряжения, а от других его параметров – полосы частот амплитудного спектра и др. Например, вольтметром с квадратичным детектором можно измерять СКО шумового напряжения, о форме реализации которого часто вообще трудно что-либо знать. В лабораторном практикуме используются вольтметры с квадратичным детектором: В3‑57, В7‑40.
Важно также запомнить, что вольтметры подгрупп В3 и В7 всегда градуируются в значениях СКО гармонического напряжения независимо от типа детектора, поэтому всеми ими можно измерять СКО гармонического напряжения, а затем вычислить, например, его амплитуду или средневыпрямленное отклонение.
Если вольтметр подгрупп В3 и В7 содержит выпрямительный или пиковый детектор, то им можно измерять только гармоническое напряжение, так как в его технических характеристиках приводятся погрешности измерения только гармонического напряжения.
Зная форму исследуемого не гармонического напряжения и устройство вольтметра, можно пересчитать показание такого вольтметра в значение требуемого параметра, но его погрешность при таком измерении останется не известной (нет данных о погрешности работы детектора по напряжению не гармонической формы).
Поэтому при исследовании не гармонических напряжений необходимо выбирать вольтметр, метрологически аттестованный для этого напряжения. Как уже было сказано выше, если исследуемое напряжение не гармоническое, то его СКО можно измерять только вольтметром с квадратичным детектором, т.к. их метрологические характеристики напрямую с формой сигнала обычно не связаны. Ограничения на свойства исследуемого напряжения в этом случае сводятся обычно к полосе частот, в которой должны располагаться его спектральные составляющие, и не превышению допускаемого значения коэффициента пиковости Кп – отношения пикового отклонения к среднеквадратическому отклонению.