Лабораторная работа / 4-Лабораторная_Измерительная техника

Министерство образования РФ

Томский университет систем управления и радиоэлектроники

Лабораторная работа № 4

по дисциплине

«Измерительная техника и датчики»

Исходные данные: , , , , , , .

1. Измерение параметров катушки индуктивности резонансным методом.

Схема измерения индуктивности резонансным методом представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.

, , , .

, , , .

.

.

.

Относительная погрешность косвенных измерений:

, , .

, .

Абсолютная погрешность измерений:

,

.

,

.

,.

Индуктивность из ящика компонентов не выходит за пределы полученных значений.

Точность измерений выше в первом случае, т.к. относительная и абсолютная погрешности меньше, чем при измерениях во втором случае.

Добротность катушки: .

Добротность катушки емкостным методом: , , , .

, .

Активное сопротивление катушки: , где , , . . Расхождение показаний между расчетным и данным определяется за счет погрешностей при измерении добротности емкостным методом.

2. Измерение параметров конденсатора резонансным методом.

Схема для измерения емкости резонансным методом представлена на рисунке 2.

Рисунок 2.

Значение емкости при резонансе: на частоте . Добротность контура .

Значение емкости при резонансе с подключенной реальной емкостью: при частоте . Добротность контура .

Величина измеряемой реальной емкости: .

Абсолютная погрешность измерений: .

Нижняя и верхняя границы интервала значений емкости: , .

Значение конденсатора: .

Теоретическое значение конденсатора: .

3. Измерение параметров катушки индуктивности мостовым методом.

Схема для измерения параметров катушки индуктивности мостовым методом представлена на рисунке 3.

Рисунок 3.

, .

Сопротивление катушки: .

Индуктивность катушки: .

Относительная методическая погрешность определения индуктивности: .

Абсолютная методическая погрешность измерения индуктивности: .

Истинное значение индуктивности: .

Чувствительность моста при изменении емкости: .

Чувствительность моста от изменения сопротивления: .

Общая чувствительность моста: .

4. Измерение параметров емкости мостовым методом.

Схема для измерения параметров емкости мостовым методом представлена на рисунке 4.

Рисунок 4.

, .

Значение измеряемой емкости: .

Сопротивление диэлектрика измеряемой емкости: .

Полученные данные полностью совпадают с компьютерными данными.

Тангенс угла потерь при частоте 800 кГц: .

Тангенс потерь вычисленный при выполнении пункта 2 полностью совпадает с сейчас полученным результатом.

Чувствительность мостовой схемы к изменению емкости конденсатора: .

5. Измерение АЧХ четырехполюсников.

Рисунок 5.

Резонансное напряжение: .

Полоса пропускания: .

Резонансная частота: .

Индуктивность катушки: .

Полученное значение индуктивности катушки совпадает со значением, полученным при выполнении пункта 1.

Добротность контура: .

Добротность контура: .

Полученные значения добротности контура практически совпадают со значениями, полученными при выполнении пункта 1.

Собрать схему для исследования амплитудно-частотной характеристики мостовой схемы. Рисунок 6.

Рисунок 6.

Сопротивление при балансе моста: .

Значение частоты баланса моста: .

Частота баланса моста при измерении с помощью плоттера: .

Вычисленное и экспериментально установленное значение частоты баланса практически совпадают. Отличие объясняется неточностью при проведении измерений с помощью плоттера.

Чувствительность моста к изменению частоты при помощи плоттера:

Чувствительность моста к изменению частоты по показаниям мультиметра:

6. Контрольные вопросы.

Какими параметрами характеризуется катушка индуктивности, конденсатор, резистор?

Параметрами катушки индуктивности являются собственная индуктивность, сопротивление потерь и собственная емкость.

Параметрами резисторов являются активное сопротивление, индуктивность выводов и емкость и паразитной емкостью.

Конденсатор характеризуется емкостью, сопротивлением потерь, добротностью и тангенсом угла потерь.

Нарисуйте эквивалентные схемы вышеперечисленных сосредоточенных параметров электрических цепей.

Параллельная эквивалентная схема замещения конденсатора имеет следующий вид:

Эквивалентная схема замещения катушки индуктивности имеет следующий вид:

Эквивалентная схема замещения сопротивления имеет следующий вид:

По какой схеме реализуется резонансный метод измерения параметров катушки индуктивности?

Резонансный метод измерения индуктивности реализуется по следующей схеме:

Каким образом производится измерение емкости катушки индуктивности?

Емкость катушки индуктивности можно определить произведя измерения резонансным методом. Для этого необходимо на одной частоте настроить контур в резонанс и определить емкость подстроечного конденсатора. Затем изменить частоту генератора и вновь настроить контур в резонанс. Собственная емкость катушки определяется из формулы , где и значения емкостей конденсаторов при настройке в резонанс на частотах и соответственно.

Как резонансным методом измерить диэлектрические потери в конденсаторе?

Для нахождения диэлектрических потерь конденсатора необходимо определить емкость конденсатора и сопротивление потерь в конденсаторе, а затем по формуле определить диэлектрические потери.

Как реализуется метод замещения при измерении емкости конденсатора?

Метод замещения при измерении емкости реализуется следующим образом. измерение производят в два приема. Сначала настраивают контур в резонанс изменением частоты генератора при некотором значении образцовой емкости, заблаговременно превышающей значение измеряемой емкости. Затем параллельно образцовому конденсатору подключают измеряемую емкость и уменьшая значение образцовой емкости вновь добиваются резонанса на той же частоте. Неизвестная емкость определится .

Нарисуйте схему моста для реализации измерения параметров катушки индуктивности.

Схема моста для измерения параметров катушки индуктивности представлена на нижеследующем рисунке.

Как оценить точность измерения индуктивности, емкости при измерении их резонансным методом?

Точность измерения индуктивности и емкости резонансным методом определяется в основном точностью градуировки шкал генератора и образцового конденсатора, верньерными устройствами и составляет 1-1,5%. Кроме того, на точность измерения оказывает влияние точность настройки в резонанс, определяемая добротностью контура и может быть значительно уменьшена если определять настройку в резонанс так называемым методом «вилки», тогда значение резонансной частоты или емкости определяют как полусумму двух значений, полученных на одном уровне индикатора по разным сторонам резонансной кривой.

Как устранить методическую погрешность измерения индуктивности мостовым методом, обусловленную влиянием собственной емкости катушки?

Что такое АЧХ четырехполюсника? Как она может быть измерена?

Кривую изменения модуля коэффициента передачи четырехполюсника от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой.

Измерение АЧХ производят следующим образом: диапазонный генератор синусоидальных колебаний перестраивают в заданном диапазоне частот. АЧХ при постоянной амплитуде сигнала на входе снимают по точкам при последовательной настройке на фиксированные частоты в диапазоне. По результатам измерений строят исследуемую кривую. описанный способ снятия АЧХ трудоемок и не нагляден. Поэтому на практике используют в основном панорамные автоматизированные измерители АЧХ, построенные на основе генератора качающейся частоты и электронно-лучевого индикатора.

Как с помощью АЧХ последовательного контура можно найти индуктивность в контуре, добротность контура, активное сопротивление потерь в контуре?

Добротность контура можно определить из соотношения .

Активное сопротивление потерь: .

Индуктивность .

Что такое чувствительность мостовых схем? Как она может быть измерена?

Чувствительность мостовых схем это отношение изменения выходного напряжения к изменению одного или нескольких элементов моста.

Чувствительность может быть измерена следующим образом: производят балансировку моста, затем, изменяя один из элементов моста (например, емкость) на определенное значение измеряют разбалансировку моста. Потом по формуле находят чувствительность моста.

Нарисуйте схему моста для измерения емкости конденсатора.

Схема для измерения емкости конденсатора представлена на рисунке.

Чем определяется погрешность измерения параметров цепей мостовыми методами?

Погрешность измерения параметров мостовым методом определяется погрешностью образцовых и подстроечных элементов мостовых схем.