Laba_2_Metrologia
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра информационно-измерительных систем и технологий
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
по дисциплине «Метрология»
Тема: Исследование основных метрологических характеристик
электронных вольтметров
Студент гр. 9373 |
|
Заболотников М.Е. |
|
Студентка гр. 9373 |
|
Романова Е.С. |
|
|
|||
Студентка гр. 9373 |
|
Петрова С.В. |
|
|
|||
Преподаватель |
|
Царёва А.В. |
|
|
|||
|
|
|
|
Санкт-Петербург
Цель работы:
Исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.
Задание:
1.Ознакомиться с используемой аппаратурой и инструкциями по ее применению. Получить у преподавателя конкретное задание по выполнению работы.
2.Определить основную погрешность электронного вольтметра на диапазоне измерений, указанном преподавателем. Построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра. Сделать вывод о соответствии поверяемого вольтметра его классу точности.
3.Определить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ)
электронного вольтметра. Построить график АЧХ и определить рабочую полосу частот вольтметра на уровне затухания АЧХ, определяемом нормативно-технической документацией на поверяемый вольтметр.
4. Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы
(синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот этого прибора. Объяснить и подтвердить расчетами полученные результаты. Сделать вывод о влиянии формы измеряемого напряжения на показания электронного вольтметра
2
Спецификация применяемых средств измерений.
3
Теория.
4
5
|
|
|
|
|
ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ |
|
|
||
1. |
Проверка прибора Umax = |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показани |
Погрешность |
|
|
||||
|
|
я образцового |
|
|
|
|
|
||
|
|
Абсолютн |
Отно |
При |
Ва |
||||
По |
|
средства |
|
ая |
|
с |
в |
риация |
|
казания |
|
измерения |
|
|
и |
е |
(H),% |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поверяем |
|
П |
|
П |
П |
П |
т |
д |
|
ого |
|
ри |
|
ри |
ри |
ри |
е |
е |
|
прибора, |
|
увелич |
|
умень |
увелич |
умень |
л |
н |
|
|
|
ении, |
|
шении, |
ении, |
шении, |
ь |
н |
|
|
|
о.ув, |
|
о.ум, В |
∆о.ув, |
∆о.ум, |
н |
а |
|
|
|
В |
|
|
В |
В |
а |
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. АЧХ верхний предел
Область верхних частот
f, кГц |
|
1 |
100 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электронный |
U(f),В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вольтметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Область верхних частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f, кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электронный |
U(f),В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вольтметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. АЧХ нижний предел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Область нижних частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f, кГц |
|
|
1 |
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электронный |
U(f),В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вольтметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Область нижних частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f, кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электронный |
U(f),В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вольтметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Показания вольтметров в зависимости от входного напряжения
Исследуе |
|
Форма сигнала |
|
|
|
мая |
|
|
|
|
|
|
синусоидаль |
|
прямоуголь |
треугольн |
|
характеристика |
ная |
|
|
ная |
ая |
|
|
|
|
|
|
Uп, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uср, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выполнили: Заболотников М.Е., Романова Е.С., Петрова С.В.
Группа: 9373
Преподаватель: Царева А.В.
Дата:
7
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. В ходе выполнения лабораторной работы необходимо было определить основную погрешность электронного вольтметра в диапазоне измерений от 0.5
до 3 В. Были сняты показания проверяемого прибора и показания образцового средства измерения – это первые три столбца первой таблицы протокола
измерений. |
Для вычисления |
погрешностей необходимо было рассчитать |
|||
а |
|
|
|
|
|
б |
∆ о.ув |
1 |
= 1 |
− о.ув |
= 0.5 − 0.51 = −0.01 |
|
|
|
|
1 |
|
с |
∆ о.ум1 |
= 1 − о.ум1 |
= 0.5 − 0.5 = 0 |
|
оРезультаты вычислений приведены в четвёртом и пятом столбце первой
л
таблицы протокола измерений.
юБыла рассчитана относительная погрешность. Также приведём пример
т
расчётов:
н |
|
|
∆ 1 |
|
|
−0.01 |
|
|
|
= |
|
∙ 100% = |
∙ 100% = −2% |
||
|
|
|
|||||
у |
1 |
|
1 |
0.5 |
|
||
|
|
|
|||||
ю |
Результаты записаны |
в шестом столбце первой таблицы протокола |
|||||
измерений.
п Далее была рассчитана приведённая погрешность. Приведём пример
расчётов: |
|
|
|
|
|
|
г |
= |
∆ 1 |
∙ 100% = |
−0.01 |
∙ 100% = −0.33% |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
10 |
|
|
р |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
еРезультаты записаны в седьмом столбце первой таблицы протокола
измерений.
ш
нПо полученным результатам были построены графики зависимостей
относительной и приведённой погрешностей от показаний вольтметра.
о
с
т
ь
∆о.ув и ∆о.ув. Приведём пример расчётов:
8
И в конце рассчитана вариация, пример расчётов также приведён ниже:
|
|∆ о.ув |
− ∆ о.ум |
| |
|−0.01 − 0| |
|
|
= |
1 |
1 |
|
∙ 100% = |
|
∙ 100% = 0.33% |
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты записаны в восьмом столбце первой таблицы протокола измерений.
2. Также, по заданию, было необходимо определить амплитудно-
частотную характеристику (АЧХ) электронного вольтметра. Для этого проведены измерения напряжения для областей верхних и нижних частот. Для области верхних частот результаты измерений представлены во второй таблице протокола измерений (первая и вторая строки). Ниже приведён пример расчёта АЧХ (результаты вычислений представлены в третьей строке этой же
таблицы): |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
( ) = |
2( ) |
|
= |
2.5 |
= 1 |
|
( = 1000 Гц) |
2.5 |
||||||
|
|
|
|
||||
Построим зависимость АЧХ от напряжения в области верхних частот:
9
Для области нижних частот результаты измерений представлены во третьей таблице протокола измерений (первая и вторая строки). Ниже приведён пример расчёта АЧХ (результаты вычислений представлены в третьей строке этой же таблицы):
2 |
( ) = |
2( ) |
|
= |
2.6 |
= 1.04 |
|
( = 1000 Гц) |
2.5 |
||||||
|
|
|
|
||||
Построим зависимость АЧХ от напряжения в области верхних частот:
3. И в последнюю очередь, нужно было измерить электронным вольтметром напряжение различной формы (синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот этого прибора. Результаты, полученные после измерений,
занесены в четвёртую таблицу протокола измерений (первая строка таблицы).
Для проведения расчётов было вычислено среднее выпрямленное напряжение для каждой из форм (результаты вычислений представлены во второй строке четвёртой таблицы). Пример расчёта (для синусоидальной формы):
пср. = 1.11 ≈ 2.25 (В)
10