Приложение 3
Краткие сведения об основных приборах, используемых в практикуме
Вольтметры
Назначение. Современные приборы для измерения напряжения и тока обычно являются многофункциональными. С их помощью можно измерять постоянное напряжение и ток, эффективные значения переменного (синусоидального) напряжения и тока, сопротивление. Некоторые приборы позволяют также тестировать диоды и транзисторы, измерять частоту переменного сигнала. Такие измерительные приборы часто называют мультиметрами. Мультиметры различных типов могут иметь разные возможности и характеристики, однако
основные приемы работы с мультиметрами практически одинаковы.
Выбор режима измерений. На панели прибора находятся кнопки или переключатели для выбора режима измерений: постоянное напряжение;
∙синусоидальное напряжение;
∙постоянный ток;
∙синусоидальный ток;
∙сопротивление;
∙дополнительные возможности, например, тестирование полупроводниковых приборов. Беглого
знакомства с внешним видом прибора обычно бывает достаточно, чтобы определить его основные измерительные возможности.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Выбор предела измерений. У вольтметра имеются кнопки или переключатели, предназначенные для выбора предела измерений. Например, если выбран предел измерений "2 В", то прибор может измерять напряжения, не превышающие 2 В. В противном случае на индикаторе появляется специальная комбинация цифр, сигнализирующая о перегрузке (например, гаснут все разряды, кроме старшего, или показания начинают мигать). Режим перегрузки ("зашкаливания") неблагоприятен для прибора и нужно как можно быстрее выйти из него, выбрав иной предел измерений или уменьшив входной сигнал.
Следует иметь в виду, что, чем больше установленный предел измерений, тем больше абсолютная погрешность измерений. Поэтому измерения нужно проводить при
минимально возможном пределе (т.е. при максимальной чувствительности) прибора, но не допуская его "зашкаливания". Некоторые приборы имеют
режим автоматического выбора такого оптимального режима измерений.
Входные клеммы прибора. Необходимо сориентироваться во входных клеммах прибора, на которые подается измеряемый сигнал. На этом этапе следует проявлять осторожность, не действовать методом "проб и ошибок", а
обязательно познакомиться с описанием или инструкцией по эксплуатации. Неправильное использование входных клемм может привести к выходу прибора из строя. Обычно одна из клемм бывает "общей" (к ней подключают один из проводов с измеряемым сигналом), другая клемма предназначена для измерения напряжения, третья - для измерения тока и сопротивления. Специальные клеммы служат, как правило, для измерения предельно больших для данного прибора напряжений и токов.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Подготовка к работе. Современные приборы обычно не требуют предварительной настройки и калибровки. После непродолжительного прогрева (обычно 5 - 10 мин) они готовы к работе.
Погрешности, частотный диапазон, внутреннее сопротивление. Некоторую важную информацию о приборе можно почерпнуть только из его описания. Это
прежде всего относится к информации о погрешности измерений, которая зависит от выбранного режима, установленного предела измерений, частоты сигнала.
Необходимо знать частотный диапазон, в котором работает данный прибор. "Бытовые" мультиметры, которыми обычно пользуются домашние умельцы, имеют максимальную частоту работоспособности всего в несколько сотен герц. "Профессиональные" приборы имеют существенно больший частотный диапазон, и это одна из причин, которая определяет их высокую стоимость.
Важным параметром является входное (внутреннее) сопротивление вольтметра. Чем оно выше, тем меньший ток потребляет вольтметр при измерениях. Вольтметром с входным сопротивлением, например, равным 100 кОм,
нельзя правильно измерить напряжение на резисторе сопротивлением 1 МОм: при подключении вольтметра
параллельно резистору значительная часть тока будет протекать не через резистор, а через вольтметр. Иными словами, подключение прибора к исследуемой схеме существенным образом изменит протекающие в ней токи.
Далее приводятся основные сведения о мультиметрах, используемых в лаборатории. Если потребуется более подробная информация, следует обратиться к инженеру, у
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
которого находятся описания приборов и инструкции по их эксплуатации.
Обозначения:
Uп , |
Iп , |
Rп |
- |
значение |
установленного предела |
|
|
|
|
измерений напряжения, тока или |
|||
|
|
|
сопротивления |
|
|
|
U x , |
Ix , |
Rx |
- показания прибора |
|
||
δU , δI , δR |
- |
допускаемая |
относительная |
|||
|
|
|
погрешность |
измерений |
напряжения, |
|
|
|
|
тока или сопротивления |
|
||
U , |
I , R |
- |
допускаемая абсолютная погрешность |
|||
|
|
|
измерений напряжения, тока или |
|||
|
|
|
сопротивления |
|
|
|
Вольтметр GDM-8135
Вольтметр GDM-8135 (рис.П3.1) является универсальным
прибором для измерений переменного и постоянного тока и напряжения, а также сопротивления постоянному току.
Назначение органов управления
1 |
ON/OF |
Включение вольтметра |
2 |
AC\DC |
Выбор режима измерения переменного |
|
|
тока (напряжения) или постоянного тока |
|
|
(напряжения) |
3 |
V |
Выбор режима измерения напряжения |
4 |
mA |
Выбор режима измерения тока |
5 |
W |
Выбор режима измерения |
|
K |
|
|
|
сопротивления |
6 |
Ç |
Выбор режима звуковой прозвонки |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
7 |
Гнезда |
COM - V-Ω - для измерения |
|
COM, V-Ω, |
напряжения, сопротивления, звуковой |
|
2А, 20А |
прозвонки |
|
|
COM - 2А - для измерения тока до 2 А |
|
|
COM - 20А - для измерения тока до |
|
|
20 А |
8 |
2, 20,… 200 |
Выбор пределов измерения |
Погрешность при измерении постоянного напряжения:
æ |
|
|
ö |
|
ç |
0,1 |
+ 0,05 |
Uп |
÷ |
|
||||
dU = ç |
÷ % |
|||
è |
|
|
U x ø |
|
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
com.fineprint.http://www version trial Pro pdfFactory FinePrint with created PDF
DIGITAL MULTIMETR
1,875
V-Ω
COM |
AC |
|
2A max 20A max DC V
3
7 2
|
200 mV 2 |
20 |
200 1000 |
|
|
|
200 |
μA 2 |
20 |
200 2000 20A |
ON |
mA KΩ |
200 |
Ω 2 |
20 |
200 2000 20MΩ OFF |
|
|
Sound |
|
|
|
|
5
4 |
6 |
8 |
1 |
Рис.П3.1. Вольтметр GDM-8135
Погрешность при измерении переменного напряжения:
Предел |
Относительная погрешность |
|||||||||||||||
измерений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ |
|
|
|
|
|
|
|
Uп |
|
ö |
% |
||||
От 40 до 1000 Гц |
ç |
0,5 + 0,05 |
|
|
÷ |
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
dU = ç |
|
|
|
|
|
|
÷ |
|||||||||
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
U x ø |
|
||||||
|
|
æ |
|
|
|
|
ö |
|
|
|||||||
От 1 до 10 кГц |
dU = |
ç |
+ 0,05 |
Uп |
÷ |
% |
||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
ç1 |
|
|
|
÷ |
||||||||||||
|
|
è |
|
U x ø |
|
|
||||||||||
|
æ |
|
|
|
|
|
ö |
|
||||||||
От 10 до 20 кГц |
ç |
2 |
+ 0,05 |
|
|
Uп |
÷ |
% |
||||||||
dU = ç |
|
|
|
÷ |
||||||||||||
|
è |
|
|
|
U x ø |
|
||||||||||
|
|
æ |
|
|
|
|
|
ö |
|
|
||||||
От 20 до 40 кГц |
dU = |
ç |
5 |
+ 0,05 |
|
Uп |
÷ |
|
% |
|||||||
|
|
|||||||||||||||
ç |
|
|
|
÷ |
|
|||||||||||
|
|
è |
|
|
U x ø |
|
|
|||||||||
Например, установлен предел измерений 200 мВ, частота
сигнала |
15 кГц, показания вольтметра |
|
50,2 мВ. |
Тогда |
||||||||||||
δU ≈ 2,2%, |
U = 1,1 мВ, U = (50,2 ± 1,1) мВ. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Погрешность при измерении постоянного тока: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Iп £ 200 мA |
|
|
Iп > 200 мA |
|
|
||||||||||
|
æ |
|
ö |
|
|
æ |
|
|
|
|
|
Iп |
ö |
|
||
dI |
ç |
0,2 + 0,05 |
Iп |
÷ |
|
dI |
ç |
|
+ 0,05 |
÷ |
% |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||
= ç |
÷ % |
|
= ç0,5 |
|
÷ |
|||||||||||
|
è |
|
I x ø |
|
|
è |
|
|
|
|
|
I x ø |
|
|||
Погрешность при измерении переменного тока: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Предел |
|
|
Относительная погрешность |
|||||||||||||
измерений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
æ |
|
|
|
ö |
|
|
|
|
||||
От 40 до 1000 Гц |
|
ç |
0,5 |
+ 0,05 |
Iп |
÷ |
% |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
dI = ç |
÷ |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
è |
|
|
|
I x ø |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
æ |
|
|
ö |
|
|
|
|
||
От 1 до 10 кГц |
|
|
dI = |
ç |
|
Iп |
÷ |
% |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
ç1+ 0,05 |
|
÷ |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
I x ø |
|
|
|
|
|||
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
|
|
|
|
|
|
æ |
|
|
ö |
|
|
|
|
||
|
От 10 до 20 кГц |
|
|
|
|
ç |
+ 0,05 |
Iп |
÷ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
dI = ç2 |
|
÷ % |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
è |
|
I x ø |
|
|
|
||||
|
От 20 до 40 кГц |
|
|
|
|
|
Не нормируется |
|
|
|
|||||
Погрешность при измерении сопротивления: |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Rп £ 2000 кОм |
|
|
|
Rп = 20 МОм |
|
|||||||||
|
æ |
ö |
|
|
|
æ |
|
|
|
|
ö |
|
|||
|
ç |
Rп |
÷ |
% |
|
|
ç |
|
+ 0,05 |
|
Rп |
÷ |
% |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
dR = ç0,2 + 0,05 |
÷ |
|
dR = ç0,5 |
|
÷ |
|||||||||
|
è |
Rx ø |
|
|
|
è |
|
|
|
|
Rx ø |
|
|||
Вольтметр В7-37
Погрешность при измерении постоянного напряжения:
Предел измерений |
Относительная погрешность |
|||||||||
|
é |
æ |
Uп |
öù |
% |
|||||
0,2; 2 В |
|
ç |
|
÷ |
||||||
|
|
|
|
|||||||
dU = ê0,25 + 0,2ç |
U |
|
|
-1÷ú |
||||||
|
ê |
è |
x |
øú |
|
|||||
|
ë |
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
é |
æ |
U |
п |
|
öù |
% |
|||
20; 2000 В |
|
ç |
|
÷ |
||||||
|
|
|
||||||||
dU = ê0,5 + 0,2ç |
U |
|
|
|
-1÷ú |
|||||
|
ê |
è |
x |
øú |
|
|||||
|
ë |
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
Погрешность при измерении переменного напряжения в диапазоне частот от 45 Гц до 20 кГц:
Предел измерений |
Относительная погрешность |
|||||||
|
é |
æ |
|
U |
п |
öù |
% |
|
0,2; 2 В |
|
ç |
÷ |
|||||
dU = ê1,0 + 0,2ç |
U |
|
|
-1÷ú |
||||
|
ê |
è |
x |
øú |
|
|||
|
ë |
|
|
|
|
|
û |
|
|
é |
æ |
U |
п |
|
öù |
% |
|
20; 200 В |
|
ç |
|
÷ |
||||
|
|
|
||||||
dU = ê1,5 + 0,2ç |
U |
|
|
-1÷ú |
||||
|
ê |
è |
x |
øú |
|
|||
|
ë |
|
|
|
|
|
û |
|
Например, установлен предел измерений 0,2 В, частота сигнала 15 кГц, показания вольтметра 50,2 мВ. Тогда
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
é |
æ |
|
öù |
é |
æ |
0,2 |
ö |
ù |
|
|
çUп |
÷ |
|
|
» 1,6%; |
||||
dU = ê1,0 + 0,2ç |
|
-1÷ú |
= ê1,0 |
+ 0,2ç |
|
-1÷ú |
|||
|
0,052 |
||||||||
ê |
èU x |
øú |
ë |
è |
øû |
|
|||
ë |
|
|
û |
|
|
|
|
|
|
DU = 50,2×0,016 » 0,8 мВ; |
U = (50,2 ± 0,8) мВ. |
||||||||||||
Погрешность при измерении сопротивления: |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||
Предел измерений |
Относительная погрешность |
||||||||||||
0,2; 2; 20; 200; 2000 |
|
é |
æ |
|
Rп |
öù |
% |
||||||
dR = ê0,4 |
+ 0,2ç |
|
-1÷ú |
||||||||||
|
|
|
|||||||||||
кОм |
|
ê |
ç |
|
R |
x |
÷ |
|
|
||||
|
|
è |
|
|
|
øú |
|
||||||
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
é |
æ |
Rп |
|
öù |
% |
||||||
10 МОм |
dR = ê1,5 |
+ 0,5ç |
|
-1÷ú |
|||||||||
|
|||||||||||||
|
|
ê |
ç |
|
R |
x |
÷ |
|
|
|
|||
|
|
è |
|
|
øú |
|
|||||||
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
||
Вольтметр В7-58/2
Погрешность при измерении постоянного напряжения:
Предел измерений |
Относительная погрешность |
||||||||
200 мВ; 2; 20; |
|
é |
|
|
æ |
|
öù |
|
|
dU = ê0,15 + |
|
çUп |
÷ |
% |
|||||
200 В |
0,1ç |
|
-1÷ú |
||||||
U |
|||||||||
|
|
ê |
|
|
è x |
ú |
|
||
|
|
ë |
|
|
øû |
|
|||
|
é |
æ |
U |
п |
öù |
% + 2 ед. мл. |
|||
1000 В |
δU = ê0,15 |
+ 0,1ç |
-1÷ú |
||||||
|
|
||||||||
ê |
ç U |
x |
÷ú |
|
|
||||
|
ë |
è |
|
øû |
|
|
|||
|
|
разряда |
|
|
|||||
Погрешность при измерении переменного напряжения в диапазоне от 2 мВ до 20 В:
Диапазон частот |
Относительная погрешность |
|||||
От 40 Гц до |
é |
æ |
|
|
öù |
|
dU = ê0,6 |
çUп |
÷ |
% |
|||
10 кГц |
+ 0,1ç |
|
|
-1÷ú |
||
U |
x |
|||||
|
ê |
è |
|
øú |
|
|
|
ë |
|
|
|
û |
|
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
|
|
|
|
|
é |
æ |
|
Uп |
|
|
öù |
% |
||||||
От 10 до 20 кГц |
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
|
÷ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
dU = ê1,0 + 0,1çU |
|
|
|
-1÷ú |
||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
è |
|
|
|
|
x |
|
|
ú |
|
|||
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
øû |
|
|||||
Например, установлен предел измерений |
2 В, частота |
|||||||||||||||||
сигнала 15 кГц, показания вольтметра 0,532 В. Тогда |
||||||||||||||||||
é |
æ |
|
|
öù |
é |
æ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
ö |
ù |
|
|
|
çUп |
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
dU = ê1,0 + 0,1ç |
|
-1÷ú |
= ê1,0 + |
0,1ç |
|
|
|
-1÷ú » 1,3%; |
||||||||||
|
0,532 |
|
||||||||||||||||
ê |
èU x |
øú |
ë |
è |
|
|
|
|
|
|
øû |
|
||||||
ë |
|
|
|
û |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DU = 0,532×0,013 » 0,007 В; |
U = (0,532 ± 0,007) В. |
|||||||||||||||||
Погрешность при измерении постоянного тока: |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Предел измерений |
|
Относительная погрешность |
||||||||||||||||
200 μА; 2; 20; 200, |
|
|
é |
|
æ |
|
Iп |
|
|
öù |
% |
|||||||
|
|
|
|
ç |
|
|
|
÷ |
||||||||||
2000 мА |
|
|
|
|
dI = ê0,2 + 0,1ç |
|
|
|
|
|
- |
1÷ú |
||||||
|
|
|
|
I |
x |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
|
è |
|
|
|
|
|
øú |
|
||||
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
|
|
é |
|
æ |
|
Iп |
|
|
|
|
öù |
% |
|||
10 А |
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
|
- |
÷ |
||||||
|
|
|
|
dI = ê0,5 + 0,1ç |
I |
|
|
|
|
1÷ú |
||||||||
|
|
|
|
|
ê |
|
è |
|
x |
|
|
øú |
|
|||||
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
Погрешность при измерении сопротивления: |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
Предел измерений |
|
Относительная погрешность |
||||||||||||||||
200 Ом; 2; 20; 200 |
|
|
é |
|
æ |
|
Rп |
|
|
öù |
% |
|||||||
|
|
|
|
ç |
|
|
|
÷ |
||||||||||
кОм |
|
|
|
|
dR = ê0,2 + 0,1ç |
|
|
|
|
|
-1÷ú |
|||||||
|
|
|
|
|
R |
x |
||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
|
è |
|
|
|
|
|
|
øú |
|
|||
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
2000 кОм, |
|
|
|
|
é |
|
æ |
|
Rп |
|
|
öù |
% |
|||||
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
|
÷ |
||||||||
20 МОм |
|
|
|
|
dR = ê0,5 + 0,1ç |
|
|
|
|
|
-1÷ú |
|||||||
|
|
|
|
|
R |
x |
||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
|
è |
|
|
|
|
|
|
øú |
|
|||
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
Вольтметр В7-22А
Погрешность при измерении постоянного напряжения:
Предел измерений |
Относительная погрешность |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
0,2; 2; 20; 200 В |
dU = |
é0,15 + 0,2 × |
|
Uп |
|
ù |
% |
||
|
ú |
||||||||
|
ê |
|
|
U x |
|
||||
|
|
ë |
|
|
û |
|
|||
|
|
é |
|
Uп |
ù |
% |
|||
1000 В |
dU = ê0,15 |
+ 0,4 |
ú |
||||||
U x |
|||||||||
|
|
ë |
|
û |
|
||||
Погрешность при измерении переменного напряжения:
Предел измерений |
Относительная погрешность |
||||||||||||
|
é |
ù |
|
||||||||||
|
dU = ê0,5 |
+ 0,5 |
|
|
Uп |
ú |
% |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
0,2; 2 В |
ë |
|
|
|
U x û |
|
|||||||
|
в диапазоне частот от 45 Гц до 20 |
||||||||||||
|
кГц |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Предел измерений |
Относительная погрешность |
||||||||||||
|
é |
ù |
|
||||||||||
|
dU = ê0,6 |
+ 0,6 |
|
Uп |
ú |
% |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
ë |
|
|
U x û |
|
||||||||
|
в диапазоне частот от 45 Гц до 10 |
||||||||||||
20; 200 В |
кГц |
|
|||||||||||
|
dU = é1,2 + 0,5 |
Uп |
ù |
% |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
ê |
ú |
|
||||||||||
|
ë |
U x û |
|
||||||||||
|
в диапазоне частот от 10 до 20 кГц |
||||||||||||
Погрешность при измерении постоянного тока: |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
Предел измерений |
Относительная погрешность |
||||||||||||
0,2; 2; 20; 200 мА |
dI = é0,25 + 0,25 |
Iп |
ù |
% |
|||||||||
|
|
||||||||||||
ê |
ú |
|
|||||||||||
|
ë |
|
|
|
|
|
Ix û |
|
|||||
2000 мА |
dI = é0,25 + 0,3 |
Iп |
ù |
% |
|||||||||
|
|||||||||||||
ê |
ú |
|
|||||||||||
|
ë |
|
|
|
|
Ix û |
|
||||||
Погрешность при измерении сопротивления:
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com