Сборник лабораторных работ к изданию

Р1 – образцовый вольтметр В7-16А;

Р2 – образцовый вольтметр В3-38.

8.3.2.Настройте генератор на частоту 55 Гц.

8.3.3.При выключенном сопротивлении Rm = 0, изменяя напряжение на выходе генератора, установите стрелку вольтметра Р2, сопротивление которого измеряется, над наибольшей числовой отметкой шкалы.

8.3.4.Введите такое сопротивление Rm, при котором заметно изменится напряжение на измеряемом вольтметре.

8.3.5.Рассчитайте входное сопротивление вольтметра по формуле 1.5:

где

RV - входное сопротивление измеряемого вольтметра;

U 2 - показания вольтметра Р2 при включённом сопротивлении Rm;

U1 - показания образцового вольтметра P1; Rm - сопротивление магазина.

8.3.6.Аналогичную работу проделайте для других заданных поддиапазо-

нов вольтметра.

8.3.7. Результаты измерений и расчётов занесите в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Сравните полученное значение RV с паспортными данными, указанны-

ми в техническом описании.

- 11 -

9.Содержание отчёта

9.1.Результаты измерений.

9.2.Заключение о метрологической исправности поверяемого вольтметра.

9.3.Заключение о величине входного сопротивления вольтметра. 10. Контрольные вопросы зачёта

10.1.Структурная схема электронного вольтметра. Назначение блоков?

10.2.Какие типы детекторов используемых в электронных вольтмет-

рах?

10.3. Дайте определение амплитудного, действующего и средневы-

прямлённого значения напряжения. Как они связаны между собой?

10.4. Как градуируются вольтметры среднего квадратического, средне-

выпрямленного и амплитудного значений?

10.5. Поясните принцип действия измерительного механизма магнито-

электрической системы.

10.6. Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешностей. Что характеризуют эти погрешности?

- 12 -

Приложение 1.1 к лабораторной работе № 1

МИЛЛИВОЛЬТМЕТР В3-38

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Диапазон измеряемых напряжений от 100 мкВ до 300 В перекрыва-

ется пределами 1, 3, 10, 30, 100, 300 мВ; 1, 3, 10, 30, 100, 300 В.

Диапазон частот, измеряемых прибором напряжений от 20 Гц до 5 МГц.

Основная погрешность прибора, выраженная в процентах от конеч-

ного значения установленного предела измерения, не превышает 2,5% на пределах измерения от 1 мВ до 300 мВ и 4% на пределах измерения от 1 до

300 В.

Входное сопротивление на частоте 55 Гц (4 – 5) Мом.

Входная ёмкость не превышает: 30 пФ на пределах 1-300 мВ; 15 пФ на пределах 1-300 В.

- 13 -

3.2. Описание электрической схемы

Милливольтметр В3-38 состоит из входного делителя, преобразовате-

ля импеданса с высоким входным сопротивлением, аттенюатора, широ-

кополосного усилителя и детектора со стрелочным индикатором. Вход-

ной делитель и преобразователь импеданса представляют собой входное устройство.

3.2.1. Входной делитель расположен между входом прибора и преобра-

зователем импеданса. Коэффициент деления 1000.

Для точной установки коэффициента деления делителя в его нижнее плечо включён потенциометр R2. Для выравнивания частотной характери-

стики делителя на частотах выше 1 МГц параллельно нижнему плечу де-

лителя подключён конденсатор С1 и цепочка С2 R3, а параллельно верх-

- 14 -

нему плечу делителя включена цепочка, состоящая из триммера С4 и кон-

денсатора С3.

Рисунок 1.5 - Структурная схема вольтметра

3.2.2. Преобразователь импеданса служит для получения большого вход-

ного сопротивления вольтметра (4 - 5 Мом). Он выполнен на лампе-

нувисторе и двух транзисторах, последний из которых – Т2 – является эмиттерным повторителем. ПИ одновременно является и усилителем с ко-

Рисунок 1.6 - Схема преобразователя импеданса.

- 15 -

эффициентом усиления около 3. Глубокая отрицательная обратная связь с эмиттера Т2 на вход нувистора обеспечивает хорошую стабильность во времени и требуемый импеданс милливольтметра.

3.2.3. Аттенюатор служит для переключения пределов измерения милли-

вольтметра. Он имеет 6 ступеней по 10 дБ. Аттенюатор выполнен на точ-

ных высокочастотных резисторах типа С2-10. Выполнение аттенюатора на двух платах переключателя с экраном между ними обеспечивает требуе-

мую точность деления во всём диапазоне частот.

3.2.4. Широкополосный усилитель выполнен на четырёх транзисторах

ГТ308 (Т3…Т6), где Т3 подбирается с k=100-120. Так он обеспечивает усиление сигнала в 300 раз.

Рисунок 1.7 - Схема широкополосного усилителя вольтметра. Измеряемый сигнал с аттенюатора поступает на базу транзистора Т3, где

сравнивается с сигналом, поступающим на эмиттер этого же транзистора из цепи обратной связи. Разность сигналов усиливается транзистором Т3,

поступает на базу транзистора Т4 и так долее. Выходной сигнал ШУ сни-

мается с эмиттера транзистора Т6 и составляет при полном отключении

- 16 -

стрелки измерительного прибора примерно вольт. Выравнивание частот-

ной характеристики ШУ осуществляется триметром С17 и, при необходи-

мости, подбором конденсаторов С16 и С26. ШУ охвачен глубокой отрица-

тельной обратной связью вместе с детектором, следующим за ШУ. Напря-

жение обратной связи снимается с детекторного моста и через делитель подаётся на эмиттер транзистора Т3. Обратная связь стабилизирует работу милливольтметра.

3.2.5. Стрелочный прибор включён в диагональ моста, образованного дву-

мя полупроводниковыми диодами Д1 и Д2 двумя резисторами R43 и R44.

Линейность передаточной характеристики диодного моста зависит от глубины обратной связи ШУ. На частотах до 1 МГц характеристика прак-

тически линейна по всей шкале отсчётного прибора.

Используемый стрелочный прибор магнитоэлектрической системы рисунок 1.8 содержит:

1.- подковообразный магнит;

2.- полюсные наконечники;

3.- неподвижный цилиндрический сердечник, выполненный из маг-

нитномягкого материала;

4.- рамка, намотанная медным прово-

дом;

5.- плоские спиральные пружины;

Измеряемый ток, проходя по виткам рамки, взаимодействует с маг-

нитным полем постоянного магнита. Создаваемый при этом вращающий момент, направление которого определяется правилом левой руки, вы-

зывает поворот рамки на такой угол, при котором он уравновешивается

- 17 -

противодействующим моментом, возникающим при закручивании пру-

жин.

Угол отклонения стрелки пропорционален току, протекающему через

рамку.

3.2.6. Питание ПИ и ШУ осуществляется от выпрямителей на диодах

Д7-Д10 с фильтрами R49…R52; С20…С23. Выпрямленные напряжения +24 В -24 В стабилизированы стабилитронами Д3…Д6.

Рисунок 1.9 - Упрощенная структурная схема вольтметра В3-38.

3. ПОДГОТОВКА ПРИБОРА К РАБОТЕ

Перед включением прибора в сеть необходимо:

-проверить наличие предохранителя;

-заземлить корпус прибора;

-проверить механический нуль прибора и при необходимости устано-

вить его с корректором, расположенным в центре передней панели;

-переключатель пределов измерения установить в положение 300 В;

-включить прибор в сеть и дать ему прогреться 15 минут, после этого прибор готов для проведения измерений.

-18 -

5. ПОРЯДОК РАБОТЫ При проведении измерений необходимо выбрать предел измерения в со-

ответствии с измеряемым напряжением. В соответствии с пределом изме-

рении определяется цена деления прибора. Формула для расчета 1.6.

Где:

С - цена деления прибора

U n - максимальное значение напряжения на выбранном пределе

N - число делений шкалы

Отсчёт измеряемого напряжения производится по шкале прибора

U С n

n - число делений соответствующих отклонению стрелки индикатора.

Рисунок 1.10 – Шкала вольтметра В3-38

Предел измерения прибора необходимо выбирать так чтобы измеряе-

мое напряжение было близко к пределу измерения прибора. В этом случае погрешность измерения будет минимальной.

- 19 -

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы № 2

ИЗУЧЕНИЕ ЦИФРОВОГО ВОЛЬТМЕТРА

- 20 -