Федеральное Агентство по Образованию РФ

Томский Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

(ТУСУР)

Кафедра ИИТ

Лабораторная работа №4

По дисциплине: « Метрология »

Тема: « Исследование цифрового вольтметра с время-импульсным преобразователем »

Проверил:

Романова М.А.

Выполнили:

студенты гр. 841

Гельмер И.О.

Кравченко А.А.

Шаталова Ю.И.

2013

Введение

Цель работы: «Изучить принципы работы цифрового вольтметра с времяимпульсным преобразователем, получить навыки измерения напряжения цифровым вольтметром, ознакомиться с кодами, применяемыми в цифровых приборах».

1. Описание экспериментальной установки

Цифровой вольтметр состоит из АЦП, Блока Управления, Отсчетного устройства, и входного устройства.

2. Результаты работы и их анализ

2

.1 Эпюры напряжения:

Для ключа К2:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К3:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К4:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К5:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К6:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К7:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К8:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К9:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К10:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

Для ключа К11:

При прямом входном напряжении:

При обратном входном напряжении:

2.2. Проведем измерения значений напряжений и составление их в

двоично – десятичном и десятичном кодах

U1 = 7.31 B

0111 0011 0001

7 = 0*2³ + 1*2² + 1*2¹ + 1*2⁰ = 0+4+2+1 = 7

3 = 0*2³ + 0*2² + 1*2¹ + 1*2⁰ = 0+0+2+1 = 3

1 = 0*2³ + 0*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ = 0+0+0+1 = 1

U2 = 6.48 B

0110 0100 1000

6 =0*2³ + 1*2² + 1*2¹ + 0*2⁰ = 0+4+2+0 = 6

4= 0*2³ + 1*2² + 0*2¹ + 0*2⁰ = 0+4+0+0 = 4

8= 1*2³ + 0*2² + 0*2¹ + 0*2⁰ = 8+0+0+0 = 8

U3 = 7.64 B

0111 0110 0100

7 = 0*2³ + 1*2² + 1*2¹ + 1*2⁰ = 0+4+2+1 = 7

6 = 0*2³ + 1*2² + 1*2¹ + 0*2⁰ = 0+4+2+0 = 6

4 = 0*2³ + 1*2² + 0*2¹ + 0*2⁰ = 0+4+0+0 = 4

2.3. Погрешность цифрового вольтметра, обусловленную ГОЧ

Относительное изменение частоты:

T1 = 52 мкс

Т2 = 55 мкс

∆U=U2-U1

1. U = 6.37 – 6.88 = - 0.51

2. U = 6.46 – 6.84 = - 0.38

1. Uf = (-0.51 / 6.88)*100% = - 7. 4 %

2. Uf = (-0.38 / 6.84)*100% = - 5.5 %

№	U1	U2	 U=U2-U1	 Uf %
1	6.88	6.37	-0.51	- 7.4
2	6.84	6.46	-0.38	- 5.5

Полученные значения погрешностей в основном совпадают или меньше

погрешности с изменением частоты.

2.4. Погрешность макета цифрового вольтметра обусловленная изменением угла наклона напряжения генератора линейно изменяющегося напряжения.(ГЛИН)

K = A*K_U / (t₂ - t₁)*K_t

K₁ = 42*1/46*10 = 0,091

K₂ = 42*1/40*10 = 0,105

1. U1 = 6,87 B

U2 = 5,88 B

2. U1 = 5,96 B

U2 = 5,92 B

№	U1	U2	 U=U2-U1	 Uk %
1	6,87	5.88	-0,99	-14,4
2	5,96	5,92	-0,04	-0,67

Вывод:

В результате проделанной работы мы ознакомились с принципом действия цифрового вольтметра с время - импульсным преобразователем.

С помощью осциллографа сняли временные диаграммы напряжений в контрольных точках К1 – K11.

Измерили значения напряжения постоянного тока и сопоставили результаты измерений в двоично-десятичном и десятичном кодах.

Определили погрешность цифрового вольтметра, обусловленная изменением частоты генератора образцовой частоты (ГОЧ).

Определили погрешность макета цифрового вольтметра, обусловленная изменением угла наклона напряжения генератора линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН).

3.Контрольные вопросы.

1. В основе работы лежит времяимпульсный метод преобразования постоянного напряжения в пропорциональный интервал времени с последующим измерением длительности интервала цифровым способом.

2. Стабильность, точность.

3. Двоично-десятичный код.

4. 543

5 = 0*2³+1*2²+0*2¹+0*2⁰ = 0+4+0+1 = 5

4 = 0*2³ + 1*2² + 0*2¹ + 0*2 = 0 + 4 + 0 + 0 = 4

3 = 0*2³ + 0*2² + 1*2¹ + 1*2 = 0 + 0 + 2 + 1 = 3

613

6= 0*2³+1*2²+1*2¹+0*2⁰ = 0+4+2+0 = 6

1 = 0*2³+0*2²+0*2¹+1*2⁰ = 0+0+0+1 = 1

2= 0*2³+0*2²+1*2¹+0*2⁰ = 0+0+2+0 = 2

5. Погрешность дискретности, сравнивающего устройства, ГОЧ, ГЛИН.

6. Заключается в том, что дискретные величины могут иметь строго определенные значения, а реальные ФВ меняются плавно и могут попасть между двумя ближайшими значениями дискретов. В результате реальной ФВ ставится в соответствии один из этих двух дискретов, то есть реальное значение может отличаться от измеренного на шаг дискретизации.

7. Погрешность дискретизации равна единице младшего разряда.

8. Типом кодирования, количеством разряда двоичного числа, и частотой тактирующих импульсов.

9. Достаточно высокая точность измерения.

10. Нелинейность нарастания напряжения на ГЛИН.

11. Прямые измерения.