РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики атмосферы
РУКОВОДСТВО
к лабораторной работе № 3
Исследование электронных вольтметров
по дисциплине: ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ В ГИДРОМЕТСИСТЕМАХ
Санкт.-Петербург
2004 г.
`ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ •
I.Цель работы
Изучить типовые электронные вольтметры, используемые при эксплуатации и ремонте гидрометеоаппаратуры.
Исследовать важнейшие метрологические свойства электронных вольтметров, определяющие их возможности при измерениях.
Приобрести практические навыки в измерении напряжений различной формы и частоты.
II. Материальное обеспечение
Универсальный электронный вольтметр с пиковым преобразователем (ВК7-9).
Электронный вольтметр с линейным преобразователем (ВЗ-57).
Измерительный генератор НЧ и ВЧ ( Г3-56/1)
Источник питания (Б5-43)
III. Указания по подготовке к работе
Перед выполнением лабораторной работы изучить по учебнику материал по теме "Измерение напряжения, тока и мощности", изучить характеристики измеряемых величин и связи между ними, виды преобразователей в электронных вольтметрах (ЭВ), основные структурные схемы ЭВ, систему их обозначений. Ответить на контрольные вопросы.
Изучить основные метрологические характеристики исследуемых ЭВ (диапазоны измеряемых напряжений и частот, основные погрешности и их причины), их структурные схемы, виды преобразователей, порядок работы с приборами.
Подготовить бланк отчета в соответствии с указаниями по выполняемой работе.
Ознакомиться с рабочим местом.
IV. Задание к работе
Подготовить приборы к работе.
Выполнить поверку одной из шкал вольтметров в режиме измерения постоянного напряжения.
Выполнить поверку одной из шкал вольтметров в режиме измерения переменного напряжения.
Измерить напряжение синусоидальной формы.
Определить характеристики измеряемых напряжений сложной формы.
Исследовать влияние входной цепи универсального ЭВ на частотный диапазон.
Проверить частотный диапазон линейного вольтметра.
V. Указания к работе
5.1. Подготовка приборов к работе.
Эксплуатация электронных вольтметров, как и других измерительных приборов, осуществляется в три этапа.
Вначале, на первом этапе, производится подготовка прибора в холодном (выключенном) состоянии. При этом стрелки электроизмерительных приборов механическим корректором устанавливаются на нуль, а органы управления ставятся в положение, соответствующее выбранному режиму (работы и питания).
Затем, на втором этапе, после включения и прогрева прибора в течение требуемого времени (для ЭВ оно составляет обычно 5-10 мин.), производится регулировка (калибровка или градуировка) прибора.
ЭВ, имеющие в своем составе усилители постоянного тока (ВК7-9, В7-15, В7-17), обычно требуют "установки нуля". Это осуществляется на самой чувствительной шкале при замкнутых входных клеммах, соответствующих этой шкале. Причем для универсальных электронных вольтметров вначале устанавливается нуль шкалы постоянного тока, затем - нуль шкалы переменного тока. В некоторых ЭВ, имеющих усилитель переменного тока, производится калибровка (градуировка) этих усилителей. Для этого предусмотрен специальный режим, при котором в схеме прибора происходит включение источника известного калибровочного напряжения В этом режиме стрелка прибора устанавливается соответствующей регулировкой на калиброванную отметку шкалы.
Третий этап - применение прибора для измерения напряжения. При этом следует учитывать частотный диапазон ЭВ и его входное сопротивление, которое должно быть значительно выше сопротивления участка цепи, где измеряется напряжение.
Большинство современных стрелочных ЭВ имеют две шкалы - одна - с пределом кратным 10, другая - с пределом, кратным 3. Универсальные вольтметры, например ВК7-9, В7-15, В7-17, кроме того, могут иметь отдельную шкалу переменного тока I В. Пользоваться шкалами необходимо в зависимости от положения переключателя пределов измерения: например, при выборе предела I В, 100 мВ и т.д. отсчет производится по шкале "10", а при пределе 3 В, 300 мВ и т.д.- по шкале "З". При использовании шкалы уровней в относительных единицах дБ или Нп отсчет производится алгебраическим суммированием показаний прибора в дБ (Нп) и предела шкалы также в дБ (Нп). За нулевой уровень в ЭВ общего применения принят сигнал напряжением 0,775 В.
Поверка универсального электронного вольтметра на постоянном токе.
Собрать схему измерений, приведенную на рис. 3.1.
Поверку универсального ЭВ произвести на шкале 10 В постоянного напряжения.
Переменные резисторы установки напряжения стабилизатора 0 ÷ 15 В "грубо" и "плавно" установить на минимум, в крайнее левое положение.
Переключатели пределов измерения на ЭВ ВК7-9 установить в положение 10 В, а на образцовом вольтметре магнитоэлектрической системы М-2004 установить в положение 25 В.
Образцовый вольтметр М-2004 подключить к низкочастотным клеммам электронного вольтметра.
Включенный и подготовленный к работе электронный вольтметр типа ВК7-9 низкочастотным входом подключить к источнику питания 0 ÷ 15 В. Выносную головку-пробник вставить в гнездо передней панели ЭВ.
Произвести поверку шкалы ЭВ во всех оцифрованных точках при увеличении напряжения и при уменьшении. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.
По результатам измерений рассчитать абсолютные погрешности испытуемого прибора
Δυ= υx - υ0
и вычислить наибольшие относительную и приведенную погрешности
δ = %; γ = %; = 10 В,
где υx и υ0 - показания испытуемого и образцового приборов.
Результаты расчетов занести в таблицу 3.1.
Таблица 3.1.
№ отчета
|
U0 В
|
При увеличении напряжения.
|
При уменьшении напряжения
|
||||||
|
|
Ux В
В в
|
ΔU В
|
δ %
|
γ %
|
Ux В
В в
|
ΔU В
|
δ %
|
γ %
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• • •
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить среднее значение поправки С (В) и класс точности прибора. Сделать выводы о необходимости коррекции.
Измерение напряжения синусоидальной формы.
Собрать схему измерений по рис.3.2. Перед сборкой схемы на генераторе Г3-18:
произвести установку нуля частоты генератора (по нулевым биениям);
установить на передней панели ручки "сопротивление нагрузки" - в положение "600", "шкала прибора" и "пред.шкал" - в положение 30 В;
установить переменный резистор "рег.выхода" на минимум, в крайнее левое положение.
Включенные и подготовленные к работе исследуемые электронные вольтметры ВК7-9, В7-17 и ВЗ-57 подключить к выходу генератора. При этом используется низкочастотный вход универсального вольтметра, его высокочастотный пробник вставляется до упора в гнездо на передней панели прибора. Переключатели пределов измерений на вольтметрах установить в положение 30 В.
Произвести измерение трех значений напряжения. Установка напряжения в пределах 10-30 В производится регулятором "рег.выхода" на лицевой панели генератора. Измерения провести на частоте 1000 Гц.
Результаты измерений занести в таблицу 3.2.
Выходное напряжение генератора устанавливать по прибору генератора. Для каждого номинала напряжения выполнить не менее пяти отсчетов. Целесообразно напряжение генератора изменять от минимума до максимума и обратно останавливаясь на выбранных значениях и производя отсчеты. Определить среднее значение показаний всех приборов для каждого значения измеряемого напряжения и рассчитать для каждого прибора отклонение его показаний от среднего значения:
ΔU = Ux - U .
Для максимального отклонения определить приведенную погрешность
%.
Сделать вывод о том, находятся ли значения этих отклонений в пределах допустимых норм, определяемых техническими данными приборов.
Таблица 3.2.
№ отсчета
|
Вид преобразователя и тип ЭВ
|
|||||
|
ПИКОВЫЙ, ВК7-9
|
Линейный, ВЗ-57
|
||||
|
10 В
|
20 В
|
30 В
|
10 В
|
20 в
|
30 в
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
~
=
В0
Рис.3.1
Г
(Г3-56/1)
В1
В2
В1
В1 - ЭВ с пиковым преобразователем ВК7 - 9;
В2 - ЭВ с линейным преобразователем В3 - 57.
Рис. 3.2.
Определение характеристик измеряемых напряжений сложной формы