metrologiya Laba 2
.docГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"ЛЭТИ"им.В.И.Ульянова (Ленина)"
Кафедра ИиСТ
Отчет по лабораторной работе №2
«Электронные аналоговые вольметры»
Выполнил: Алексеев Андрей
гр.0307, ФКТИ
Проверил:
Поливанов В.В.
Санкт-Петербург
2012
Цель работы: Исследование метрологических характеристик электронных вольтметров
Спецификация средств измерения
|
Наименование средства измерений |
Диапазоны измерений, постоянные СИ |
Характеристики точности СИ, классы точности |
Рабочий диапазон частот |
Параметры входа (выхода) |
|
Милливольтметр GVТ-417В |
300 мкВ... 100В, всего 12 пределов |
Приведенная погрешность 3 % |
20Гц ... 200кГц |
Rвх = 10 МОм Свх = 50 пФ |
|
Вольтметр универсальный цифровой GDМ-8135 |
Измерение на постоянном токе |
|||
|
200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В, 1200 В |
Пределы максим. абсолют. Погрешности |
|
Rвх > 10 МОм |
|
|
0,001 Uизм +1 ед. мл. разр. |
||||
|
Измерение на переменном токе |
||||
|
200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В |
0,005 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,01 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,02 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,05 Uизм +1 ед. мл. разр. |
40Гц...1кГц 1...10кГц 10...20 кГц 20...40 кГц |
Rвх ≥10 МОм Свх < 100 пФ |
|
|
Осциллограф универсальный GOS-620 |
Коэф. откл. 5 мВ/дел... 5 В/дел, всего 10 значений, Коэф. разв. 0,2 мкс/дел... 0,5 с/дел, всего 20 значений |
3%
3% |
0...20 МГц |
Rвх = 10 МОм Свх = 25 пФ |
|
Генератор (синтезатор сигналов переменного тока SFG-2120) |
Диапазон генерируемых частот (поддерживается постоянная амплитуда) 1Гц÷20МГц (20Гц÷10МГц) |
Разрешено по частоте 0,1 Гц Погрешность установки ±(20х10-6) Амплитуда > 10Впик (на 50 Ом) <±0,3 дБ (0,1Гц-1МГц) |
Частотный диапазон (для синуса и мендра) 0,1Гц … 20МГц Частотный диапазон (для треугольника) 0,1Гц… 1МГц |
Выходное сопротивление 50 Ом±10% Постоянное смещение ±5В (на 50 Ом) Асимметрия формы 0,2…0,8 (от 2Гц до 100кГц) – плавная регулировка с разрешением 0,01 Неравномерность АЧХ (синус относительно 1кГц) <±0,3 дБ(0,1Гц÷1МГц) <±0,5 дБ(1МГц÷4МГц) <±2дБ(4МГц÷10МГц) |
Результаты измерений
Таблица 1. Результаты поверки вольтметра.
|
U |
U0ув |
U0ум |
|
0,1 |
0,09 |
0,09 |
|
0,2 |
0,19 |
0,19 |
|
0,3 |
0,29 |
0,30 |
|
0,4 |
0,39 |
0,40 |
|
0,5 |
0,49 |
0,51 |
|
0,6 |
0,60 |
0,61 |
|
0,7 |
0,70 |
0,71 |
|
0,8 |
0,80 |
0,81 |
|
0,9 |
0,90 |
0,91 |
|
1,0 |
1,01 |
1,01 |
Таблица 2. АЧХ вольтметров на ВЧ
|
f, кГц |
1 |
100 |
200 |
300 |
400 |
|
Uэ(f) |
0.8 |
0,795 |
0,78 |
0,78 |
0,775 |
|
Uц(f) |
0,81 |
0,788 |
0,66 |
0,54 |
0,45 |
Таблица 3. АЧХ вольтметров на НЧ
|
f, Гц |
1000 |
800 |
200 |
100 |
10 |
8 |
5 |
|
Uэ(f) |
0.80 |
0.81 |
0.8 |
0.78 |
0.62 |
0.48 |
0.45 |
|
Uц(f) |
0,81 |
0,816 |
0,816 |
0,816 |
0,82 |
0,82 |
0,85 |
Таблица 4. Влияние формы сигнала на показания вольтметра
|
|
Синусоидальн. сигнал |
Прямоугольн. сигнал |
Треугольн. сигнал |
|
Uэ, В |
0,8 |
1,42 |
0,68 |
|
Uп, В |
0,816 |
1,37 |
0,641 |
Обработка результатов
Таблица 5. Обработка результатов поверки вольтметра.
|
U, В |
U0ув, В |
U0ум, В |
ΔUув, В |
ΔUум, В |
δ, % |
γ, % |
Н, % |
|
0,1 |
0,09 |
0,09 |
0,01 |
0,01 |
10 |
1 |
0 |
|
0,2 |
0,19 |
0,19 |
0,01 |
0,01 |
5 |
1 |
0 |
|
0,3 |
0,29 |
0,30 |
0,01 |
0,00 |
3.3 |
1 |
1 |
|
0,4 |
0,39 |
0,40 |
0,01 |
0,00 |
2.5 |
1 |
1 |
|
0,5 |
0,49 |
0,51 |
0,01 |
-0,01 |
2 |
1 |
2 |
|
0,6 |
0,60 |
0,61 |
0,00 |
-0,01 |
1.6 |
1 |
1 |
|
0,7 |
0,70 |
0,71 |
0,00 |
-0,01 |
1.4 |
1 |
1 |
|
0,8 |
0,80 |
0,81 |
0,00 |
-0,01 |
1.2 |
1 |
1 |
|
0,9 |
0,90 |
0,91 |
0,00 |
-0,01 |
1.1 |
1 |
1 |
|
1,0 |
1,01 |
1,01 |
-0,01 |
-0,01 |
1 |
1 |
1 |
γmax = 1%, Hmax = 2%
Примеры расчётов:
ΔUув = U0ув - U = 0,40 – 0,39 = 0,01 B
δ = ΔU/U*100% = (0,01/0,4)*100% = 2.5%
γ = ΔU/UN*100% = (0,01/1.0)*100% = 1%
H = |U0ув – U0ум|*100% = |0,39 – 0,40|*100% = 1%
Таблица 6. АЧХ вольтметров на ВЧ
|
f, кГц |
1 |
100 |
200 |
300 |
400 |
|
Uэ(f) |
0.8 |
0,795 |
0,78 |
0,78 |
0,775 |
|
Kэ(f) |
1 |
0.993 |
0.975 |
0.975 |
0.968 |
|
Uц(f) |
0,81 |
0,788 |
0,66 |
0,54 |
0,45 |
|
Kц(f) |
1 |
0.972 |
0.814 |
0.666 |
0.555 |
Таблица 7. АЧХ вольтметров на НЧ
|
f, Гц |
1000 |
800 |
200 |
100 |
10 |
8 |
5 |
|
Uэ(f) |
0.80 |
0.81 |
0.79 |
0.81 |
0.82 |
0.83 |
0.9 |
|
Kэ(f) |
1 |
1.012 |
0.987 |
1.012 |
1.025 |
1.037 |
1.125 |
|
Uц(f) |
0.81 |
0.816 |
0,816 |
0,816 |
0,82 |
0,82 |
0,85 |
|
Kц(f) |
1,000 |
1.007 |
1.007 |
1.007 |
0.995 |
0.995 |
1.036 |
Примеры расчётов:
K(f) = U(f)/ U(f0) = 0,81/0,8 = 1.012
Таблица 8. Влияние формы сигнала на показания вольтметра
|
|
Синусоидальн. сигнал |
Прямоугольн. сигнал |
Треугольн. сигнал |
|
Uп, В |
0.816 |
1.37 |
0.641 |
|
Uср, В |
0.905 |
1.520 |
0.712 |
|
U, B |
1.004 |
1.52 |
0.81 |
|
δ, % |
1,8 |
9.8 |
20.1 |
Выводы: в результате обработки измерений были определены метрологические характеристики
1) Абсолютная погрешность вольтметра при увеличении и уменьшении показаний ∆хув=0,01 В ∆хум=0,01В
2) Относительную погрешность поверяемого вольтметра δ=10%
3) Приведённую погрешность поверяемого вольтметра γ=1%
4) Частотный диапазон для электронного вольтметра f (10 – 140000)Гц
5) Частотный диапазон для цифрового вольтметра f (8-120000)Гц
АЧХ на НЧ
АЧХ на ВЧ
о
тносительная
и приведённая погрешности