- •1. Измерение входных сопротивлений конкретных экземпляров вольтметров, используемых в работе
- •2. Исследование влияния входного сопротивления вольтметра на результат измерения напряжения с применением делителей напряжения
- •3. Определение обусловленной закрытым входом дополнительной погрешности измерения пиковым вольтметром амплитуды однополярных импульсов, образующих периодическую последовательность
- •5. Поверка стрелочного электронного вольтметра по цифровому методом сличения
Министерство цифрового развития, связи И массовых коммуникаций российской федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра «Метрологии, стандартизации и измерений в инфокоммуникациях»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
по дисциплине
Метрология, стандартизация и спецификация
Подготовил:
Проверил:
Шестаков В.В.
Москва, 2022
Цель работы
Целью работы является получение навыков работы с электронными вольтметрами и освоение подхода к их выбору. Также, овладение методами измерения напряжения в цепях электронных схем. Научимся оценивать погрешности результата измерения напряжений.
Перечень измерительных приборов
Стрелочный электронный вольтметр В4-12, стрелочный электронный вольтметр В3-57, стрелочный электронный вольтметр В3-7, , электронный цифровой вольтметр В7-38, генератор сигналов специальной формы Г6-27, измерительный генератор периодической последовательности прямоугольных импульсов Г5-54, электронный осциллограф С1-77.
Выполнение
1. Измерение входных сопротивлений конкретных экземпляров вольтметров, используемых в работе
Таблица 1
№ п.п. |
Тип вольтметра |
Показания вольтметра |
Сопротивление резистора блока , МОм |
Входное сопротивление вольтметра , Мом |
||
|
|
измеренное |
из технических характеристик |
|||
1 |
В3-57 Среднеквадратичный |
3 |
1,5 |
3 |
3 |
5 |
2 |
В7-38 Средневыпрямленный, циф. |
3 |
1,47 |
1 |
0,96 |
1 |
3 |
В3-7 Средневыпрямленный |
3 |
1,4 |
3 |
2,625 |
2 |
4 |
В4-12 Пиковый |
3 |
1,51 |
5 |
5 |
1 |
Выведем формулу и рассчитаем по ней входное сопротивление исследуемого вольтметра.
- входное сопротивление вольтметра;
- сопротивление блока резисторов;
- показание вольтметра в отсутствие ;
- показание при включённом .
2. Исследование влияния входного сопротивления вольтметра на результат измерения напряжения с применением делителей напряжения
Таблица 2
R1 = 1 МОм, R2 = 3,6 МОм
Данные вольтметра |
Коэф. передачи делителя напр. |
Показания вольтметра на выходе делителя |
Напряжение на входе делителя |
Относительная погрешность |
||||||||||||
Тип вольт-метра
|
RВХ, МОм |
без вольт-метра |
с вольт-метром |
AП1, В |
AП2, В |
С вольтметром |
Без вольтметра |
ẟi1 |
ẟi2 |
|||||||
делитель |
UД1, В |
UД2, В |
U1, В |
U2, В |
||||||||||||
K1 |
K2 |
K1’ |
K2’ |
|||||||||||||
В3-57 |
5 |
0,5 |
0,5 |
0,83 |
0,58 |
3 |
2,3 |
3,6 |
3,9 |
6 |
4,6 |
66,6 |
17,9 |
|||
В7-38 |
1 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,21 |
3 |
1,068 |
6 |
5,08 |
6 |
2,13 |
0 |
58 |
Рассчитать значения напряжений на входах делителей: действительное значение UД1 и UД2, а также значения U1 и U2 без учета входного сопротивления вольтметра. По полученным данным рассчитать относительную погрешность измерения, обусловленную подключением вольтметра с конечным значением входного сопротивления. Результаты занесем в таблицу.
Используемые формулы:
;
3. Определение обусловленной закрытым входом дополнительной погрешности измерения пиковым вольтметром амплитуды однополярных импульсов, образующих периодическую последовательность
Таблица 3
№ п.п. |
Скважность |
Длительность импульса при частоте следования Fс=1кГц, мкс |
Показания вольтрметра Aп, В |
Доп. погрешность |
|
По результатам измеренная |
По результатам расчёта |
||||
1 |
103 |
1 |
1 |
-50 |
-0,1 |
2 |
10 |
100 |
0,9 |
-55 |
-10 |
3 |
3 |
333 |
0,63 |
-68,5 |
-33,3 |
Используемые формулы:
4. Исследование зависимости показаний электронных вольтметров от формы измеряемого напряжения
Расчет параметров напряжения:
В3-57
С = 1
Так как вольтметр с закрытым входом, то на вход измерительного преобразователя поступает сигнал без постоянной составляющей и его показание :
.
Но и есть среднеквадратическое значение исходного сигнала, следовательно, .
Отсюда может быть найдено среднеквадратическое значение исходного сигнала и все остальные параметры:
В7-38
Вследствие закрытого входа вольтметр измерит средневыпрямленное значение сигнала без постоянной составляющей:
т.к. и , получаем
но - есть средневыпрямленное значение исходного сигнала, следовательно,
Градуировочный коэффициент для рассматриваемого вольтметра С = 1,11, тогда показание вольтметра:
Отсюда может быть найдено средневыпрямленное значение исходного сигнала по показанию вольтметра:
Остальные параметры выражаются через коэффициенты
и
В3-7
Расчёты аналогичные по В7-38:
В4-12
С = 1
Закрытый вход приводит к тому, что на измерительный преобразователь поступает сигнал без постоянной составляющей и показание вольтметра будет
Постоянная составляющая
,
Откуда ,
Таблица 4
Вид сигнала |
Коэф. амплитуды |
Коэф. формы |
Данные применяемых вольтметров |
Показания вольтметра АП,В |
Значения параметров напряжения |
|||||||||||||
Исход-ный |
На входе детектора |
исходный |
на входе детектора |
тип вольт. |
вход |
тип детектора |
Град. шкалы |
Градуировочный коэффициент, С |
формула градуировочной хар-ки |
Uм,В |
U,В |
Uср.в,В |
||||||
_∏_ |
|
|
|
|
В3-57 |
Закр. |
Среднекв. |
Среднекв. |
1 |
|
6 |
15 |
6,7 |
3 |
||||
В7-38 |
Закр. |
Средневып. |
Средневып. |
1,11 |
|
6,82 |
17,68 |
7,9 |
3,53 |
|||||||||
В3-7 |
Закр. |
Средневып. |
Средневып. |
1 |
|
6,17 |
17,37 |
7,76 |
3,47 |
|||||||||
В4-12 |
Закр. |
Пиковый |
Пиковый |
1 |
|
11,2 |
14 |
10,8 |
2,8 |
|||||||||
~ |
|
|
|
|
В3-57 |
Закр. |
Среднекв. |
Среднекв. |
1 |
|
5,9 |
5,9 |
6,6 |
2,95 |
||||
В7-38 |
Закр. |
Средневып. |
Средневып. |
1,11 |
|
6,24 |
17,56 |
6,24 |
3,5 |
|||||||||
В3-7 |
Закр. |
Средневып. |
Средневып. |
1 |
|
6,21 |
17,48 |
7,81 |
6,21 |
|||||||||
В4-12 |
Закр. |
Пиковый |
Пиковый |
1 |
|
7,2 |
9 |
8,1 |
7,2 |