Метрология ЛР / метрология лр 4

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационно-измерительных систем и технологий

отчет

по лабораторной работе № 4

по дисциплине «Метрология»

Тема: Электронно-лучевой осциллограф

Студент гр.
Преподаватель		Комаров Б. Г.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы

Исследование метрологических характеристик осциллографа и измерение амплитудных и временных параметров электрических сигналов различной формы.

Задание

1. Ознакомиться с органами управления осциллографа и аппаратурой, применяемой для его исследования.

2. Определить основные погрешности коэффициентов отклонения и коэффициентов развертки.

3. Определить АЧХ канала вертикального отклонения.

4. Измерить амплитудные и временные параметры сигналов.

5. Оценить погрешности измерений, используя результаты исследования осциллографа и его метрологические характеристики, указанные в описании.

Спецификация применяемых средств измерений

Спецификация исследуемого осциллографа GOS-620 приведена в таблице 1.

	Таблица 1
Наименование средства измерения	Диапазоны измерений, постоянные СИ	Классы точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа
Осциллограф 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 = 1 МОм Свх = 25 пФ
Милливольтметр GVT-417B	300 мкВ …100 В всего 12 пределов	Приведённая погрешность 1.5%	20 Гц … 200 кГц	Rвх = 1 МОм Свх = 50 пФ

Обработка результатов

1. Основные погрешности коэффициентов отклонений k_о и коэффициентов развертки k_р

1.1. Номинальные значения коэффициентов отклонений k_o приведены в таблице 2.

Таблица 2
№	U2A, В	L2A, дел	ko, В/дел	ko*, В/дел	δko, %
1	1,92	6	0,5	0,32	10
2	3,72	6	1	0,62	11

Действительный коэффициент отклонений k_o^* рассчитан по формуле

где U_2A – напряжение, равное двойной амплитуде, L_2A – размер изображения двойной амплитуды сигнала. Относительная погрешность коэффициента отклонения

В первом случае:

1.2. Номинальные значения коэффициентов развертки k_р приведены в таблице 3.

Таблица 3
№	n, о. е.	LnT, дел	f, кГц	kp, мс/дел	kp*, мс/дел	δkр, %
1	3	8,7	3,3	0,1	0,1	4,3
2	3	8	1,8	0,2	0,2	4

Действительный коэффициент развертки k_р^* определен выражением

где f – частота входного сигнала, при котором на экране осциллографа наблюдались n его целых периодов. Относительная погрешность коэффициента развертки

В первом случае:

2. Амплитудно-частотная характеристика канала вертикального отклонения

2.1. Область верхних частот

Результаты эксперимента для области верхних частот сведены в таблицу 4.

Таблица 4
f, МГц	0,001	2	4	6	8	10	12	14	16	17	17,5	18
L2A, дел	6	5,9	5,8	5,8	5,8	5,5	5,1	5,1	4,8	4,3	4,2	4
K(f), о. е.	1	0,983	0,967	0,967	0,967	0,917	0,85	0,85	0,8	0,717	0,7	0,667

АЧХ для соответствующих частот приведена в таблице 4, рассчитана по формуле

где кГц. Пример расчета для f = 8 МГц:

2.2. Область нижних частот

Результаты эксперимента для области нижних частот приведены в таблице 5.

Таблица 5
f, Гц	6	8	10	40	50	200	400	600	800	1000
L2A, дел	4,4	4,5	4,6	4,8	4,8	4,8	4,8	4,8	4,8	4,8
K(f), о. е.	0,92	0,94	0,96	1	1	1	1	1	1	1

При проведении эксперимента была первоначально установлена частота , при которой . При падении амплитуды до уровня 0,707 от первоначального, были установлены граничные частоты:

в области ВЧ верхняя граничная частота ;

в области НЧ нижняя граничная частота _.

Таким образом, определена рабочая полоса частот: Δf = (0,006; 17500) кГц.

График АЧХ для всех диапазонов частот приведен на рисунке 1. Пунктирными линиями отмечены граничные и опорная частоты (обозначения приведены над графиком).

f_гр.н. f_о f_гр.в.

Рисунок 2 – Амплитудно-частотная характеристика в области НЧ

3. Измерение параметров сигналов

Исследовался синусоидальный сигнал, изображенный на рисунке 2.

Рисунок 2 – Исследуемый сигнал

Эмпирические данные, полученные при подаче синусоидального сигнала, приведены в таблице 6.

Таблица 6
, В/дел	, дел	b, дел	, мс/дел	, дел
0,2	5	0,08	2	5

Расчет амплитуды сигнала:

Относительная погрешность изменения амплитуды рассчитывается по формуле

с учетом эмпирически полученной основной погрешности коэффициентов отклонения и погрешности нелинейности вертикального отклонения , а также визуальной погрешности , получим:

Таким образом, амплитуда сигнала

Длительность временных параметров сигнала:

Относительная погрешность измерения временных параметров:

при найденной , и визуальной погрешности , получим:

Полученная длительность временных параметров

Выводы

В лабораторной работе был исследован электронно-лучевой осциллограф GOS-620 и экспериментально определены основные погрешности коэффициентов отклонения и коэффициентов развертки.

На основании изображений синусоидального сигнала, подаваемого на осциллограф, были найдены АЧХ сигналов для областей верхних и нижних частот и построен график АЧХ, была определена полоса пропускания: (0,006; 17500) кГц.

Осциллограф был применен для измерения параметров синусоидального сигнала, с использованием которых вместе с коэффициентами отклонения и развертки были рассчитаны соответственно амплитуда сигнала и длительность временных параметров сигнала. Также были рассчитаны погрешности измерений этих параметров.