4. Подготовка к выполнению исследований

Подготовка к исследованиям выполняется дома и уточняется в начале занятий. При подготовке необходимо:

• изучить возможности и органы управления всех используемых в работе виртуальных приборов;

• составить план экспериментальных исследований;

• подготовить на бригаду форму отчета, содержащего план и методики исследований, заготовки таблиц и графиков;

• в начале занятия согласовать с преподавателем план экспериментальных исследований и формы представления результатов.

После получения индивидуального допуска к работе выполнить запланированные исследования в полном объеме.

Для определения погрешности измерения фазового сдвига можно сравнить показания ФМ с установленными значениями сдвига образцового СС и ФВ. Изменять частоту генератора можно в пределах от 1 Гц до 100 кГц.

Абсолютная погрешность в градусах

.

Относительная погрешность в процентах

.

5.Типовые экспериментальные исследования

Уровень 1: Изучение и работа с прибором

1. Пробные измерения при отсутствии шума

Установить в каналах «А» и «Б» СС амплитуды сигналов 100 и 200 мВ на частоте 1 кГц с фазовым сдвигом 90^О. Подавая с выхода СС на входы ФМ и О гармонические или импульсные сигналы, апробировать работу ФМ при измерении разности фаз и времени задержки для различных состояний ФВ. Формы сигналов контролировать на осциллографе. Сравнить полученные результаты с учетом состояния ФВ.

2. Пробные измерения при наличии шума

Установить в каналах «А» и «Б» СС амплитуды шума и сигналов 100 мВ при частоте 1 кГц. Подавая с выхода ГС на входы ФМ гармонические или импульсные сигналы, апробировать работу ФМ при измерении разности фаз и времени задержки для различных состояний ФВ. Формы сигналов контролировать на осциллографе. Сравнить полученные результаты с учетом состояния ФВ.

3. Измерения в диапазоне частот

Повторить пп.1 и 2 на краях диапазона рабочих частот СС.

4. Измерения при разных соотношениях уровней сигналов в каналах

Повторить пп.1 и 2 на краях диапазона рабочих уровней СС.

5. Измерения при разных соотношениях уровней сигналов и шумов в каналах

Повторить пп.1 и 2 на краях диапазона рабочих уровней сигналов и шумов СС.

Уровень 2: Применение фазометра для измерения параметров сигналов и устройств при наличии и отсутствии шумов. При эксперименте испытаниям подвергаются регулируемый фазовращатель/линия задержки, двухканальный осциллограф, а также калибратор фазового сдвига (СС) и временной задержки.

1. Калибровка (градуировка) и проверка рабочего диапазона частот регулируемого ФВ гармонического сигнала

Выбрать сетку частот, уровней сигнала и шумов для проведения измерений ФВ. Последовательно устанавливать в каналах «А» и «Б» СС минимальные, средние и максимальные частоты и амплитуды гармонических сигналов. В каждом состоянии оценить погрешности формирования фазового сдвига при отсутствии и наличии шумов.

2. Калибровка (градуировка) и проверка рабочего диапазона частот регулируемой линии задержки импульсного сигнала

Для выбранной сетки частот, уровней сигнала и шумов последовательно устанавливать в каналах «А» и «Б» СС различные формы, а также минимальные, средние и максимальные частоты и амплитуды импульсных сигналов. В каждом состоянии оценить погрешности формирования задержки при отсутствии и наличии шумов.

3. Проверка рабочего диапазона частот двухканального осциллографа в режимах измерения фазового сдвига и задержки сигнала

Выбрать сетку частот, уровней сигнала и шумов для проведения измерений. Последовательно устанавливать в каналах «А» и «Б» СС минимальные, средние и максимальные частоты и амплитуды гармонических сигналов. В каждом состоянии оценить погрешности измерения фазового сдвига осциллографом при отсутствии и наличии шумов. Провести аналогичные измерения для импульсных сигналов в режиме измерения времени задержки.

4. Проверка рабочего диапазона частот двухканального СС в режимах формирования фазового сдвига и задержки сигнала

Выбрать сетку частот и уровней сигнала для проведения испытаний СС. Последовательно устанавливать в каналах «А» и «Б» СС минимальные, средние и максимальные частоты и амплитуды гармонических и импульсных сигналов. В каждом состоянии оценить погрешности формирования фазового сдвига гармонического сигнала и временной задержки импульсов.

5. Проверка компенсационного метода измерения фазового сдвига и задержки сигнала СС

Компенсационный метод предполагает использование ФМ в качестве «0» индикатора равенства фазового сдвига или временной задержки сигнала формируемого в СС и скомпенсированного в ФВ. Предварительно выбираются виды сигналов, сетка частот и уровней. Далее проводятся измерения, аналогичные пп. 4.

Уровень 3: Изучение методик и проведение учебной поверки

Определение основных метрологических характеристик ФМ при учебной поверке проводится в предположении, что используемые в работе другие виртуальные приборы являются образцовыми, т.е. имеют ранг ОСИ соответствующего разряда.

При проведении поверки выполняются следу­ющие операции:

1. Внешний осмотр.

2. Опробование.

3. Определение метрологических характеристик прибора:

• определение погрешностей измерения;

• определение диапазона рабочих частот и уровней сигнала.

Учебная поверка ФМ:

1. Проверить работоспособность (опробование) ФМ во всех режимах измерения. Выбрать сетку частот и уровней сигналов для проведения поверки.

2. Оценить минимальный уровень сигнала без шумов при устойчивом измерении в диапазоне рабочих частот ФМ.

3. Определить погрешности измерения фазового сдвига и задержки с помощью образцовых СС и ФВ в диапазоне значений от 1 мВ до 10 В и в диапазоне частот сигнала 1 Гц – 100 кГц.

4. Определить реальный диапазон рабочих частот ФМ по критерию допустимых значений абсолютной или относительной основной погрешности измерения фазового сдвига и задержки.

5. Определение границы допустимых шумов путем оценки отношения сигнал/шум, при котором нарушается устойчивое и правильное измерение фазового сдвига и задержки.