Метрология ЛР / метрология лр 7
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра информационно-измерительных систем и технологий
отчет
по лабораторной работе № 7
по дисциплине «Метрология»
Тема: измерение параметров сигналов в электронных схемах
Студент гр. |
|
|
Преподаватель |
|
Комаров Б. Г. |
Санкт-Петербург
2020
Цель работы
Изучение способов и средств измерения амплитудных и временных параметров сигналов в электронных цепях.
Задание
1. Измерить режим работы усилителя на постоянном токе c помощью вольтметра и осциллографа; оценить погрешности измерений.
2. Определить коэффициент усиления усилителя c помощью вольтметра и осциллографа; оценить погрешности измерений.
3. Определить коэффициенты формы и амплитуды сигналов.
Спецификация применяемых средств измерений
Спецификация применяемых в опытах средств измерений приведена в таблице 7.1.
Таблица 7.1 |
||||
Наименование средства измерения |
Диапазоны измерений, постоянные СИ |
Характеристики точности СИ, классы точности |
Рабочий диапазон частот |
Параметры входа (выхода) |
Вольтметр |
0,2 В, 2 В |
0,5/0,2 |
– |
Rвх = 1 МОм |
20 В, 200 В |
1,5/0,2 |
|||
Осциллограф универсальный GOS-620 |
Коэф. откл. 5 мВ/дел … 5 В/дел, всего 10 значений, Коэф. разв. 0,2 мкс/дел … 0,5 с/дел, всего 20 значений |
3%
3% |
0 … 20 МГц |
Rвх = 1 МОм Свх = 25 пФ |
Обработка результатов
1. Измерение режимов работы усилителя на постоянном токе
Исследуемая схема приведена на рисунке 7.1.
1.1. Прямые измерения
Расчет погрешности производился по формуле
|
|
(1) |
Напряжение усилителя в контрольной точке КТ 2:
с учетом c = 0,5 d =
0,2,
=
2 В рассчитаем погрешность измерения
по формуле (1):
Таким образом,
результат прямого измерения
Напряжение усилителя в контрольной точке КТ 3:
с учетом c = 1,5 d =
0,2,
=
20 В рассчитаем погрешность измерения
по формуле (1):
Таким образом,
.
Напряжение усилителя в контрольной точке КТ 4:
с учетом c = 1,5 d =
0,2,
=
20 В рассчитаем погрешность измерения
по формуле (1):
Таким образом,
.
1.2. Косвенные измерения в контрольной точке КТ 2
Экспериментально
полученные значения напряжения на
резисторах
и
соответвенно равны
,
,
подаваемое напряжение с источника
.
Напряжение в контрольной точке КТ 2 моно
найти следующим образом:
Относительная погрешность измерения:
расчет погрешностей
по формуле (1):
получим
Таким образом,
результат косвенного измерения
.
2. Определение коэффициента усиления усилителя
Установленная
частота генератора синусоидального
сигнала
.
С учетом полученных при эксперименте
значениях
найдем коэффициент усиления:
Для определения относительной погрешности результата
необходимо найти относительные погрешности измерения напряжений осциллографом.
Для напряжения
по формуле (1):
Для напряжения
:
Тогда
Таким образом, найденный коэффициент усиления
3. Определение коэффициентов формы и амплитуды сигналов
Исследуемая схема приведена на рисунке 7.2.
Рассмотрим
прямоугольный сигнал при заданной
частоте генератора f =
50 Гц. Экспериментально полученные данные
при данной частоте 𝑈𝑚
=
94,3 В, 𝑈ср
= 84мВ, U
= 84,8 мВ. Установленное входное
напряжение
Коэффициенты формы и амплитуды рассчитываются соответственно по формулам:
относительная погрешность измерения коэффициентов
где
и
рассчитываются по формуле (1),
и
по формуле (2):
|
|
(2) |
Значения коэффициентов
.
Коэффициент формы:
Коэффициент амплитуды:
Таким образом, на
установленной частоте f
= 50 Гц получены
значения коэффициента формы
,
коэффициента амплитуды
.
Аналогично были рассчитаны коэффициенты при установленных частотах генератора 50 Гц, 400 Гц и 1000 Гц для синусоидального, прямоугольного и треугольного сигналов. Полученные значения коэффициентов и погрешностей сведены в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 |
||||||||||
сигнал |
прямоугольный |
треугольный |
синусоидальный |
|||||||
f , Гц |
50 |
400 |
1000 |
50 |
400 |
1000 |
50 |
400 |
1000 |
|
|
1,0095 |
1,0035 |
1,0059 |
1,1430 |
1,1439 |
1,1518 |
1,1218 |
1,1250 |
1,1282 |
|
|
3,2143 |
3,2374 |
3,2452 |
6,5060 |
3,4395 |
3,4048 |
5,6723 |
3,6339 |
3,5714 |
|
|
5,3066 |
3,1616 |
3,1616 |
9,4538 |
5,6604 |
5,6485 |
8,4270 |
5,0000 |
5,0279 |
|
|
0,7762 |
0,7700 |
0,7711 |
1,2639 |
1,2592 |
1,2639 |
1,1403 |
1,1333 |
1,1403 |
|
|
0,7717 |
0,7684 |
0,7684 |
1,1403 |
1,1386 |
1,1368 |
1,0491 |
1,0407 |
1,0449 |
|
|
10,068 |
7,937 |
7,946 |
18,364 |
11,498 |
11,454 |
16,289 |
10,808 |
10,785 |
|
|
0,1016 |
0,0797 |
0,0799 |
0,2106 |
0,1615 |
0,1619 |
0,1627 |
0,1816 |
0,1717 |
|
|
1,4286 |
1,6457 |
1,6590 |
1,4286 |
1,6437 |
1,6590 |
1,2228 |
1,3759 |
1,4078 |
|
|
3,9706 |
3,4395 |
3,4048 |
3,9706 |
3,4395 |
3,4048 |
4,1348 |
3,6339 |
3,5714 |
|
|
9,4538 |
9,4340 |
9,4142 |
9,4538 |
9,4340 |
9,4142 |
8,4270 |
8,3333 |
8,3799 |
|
|
0,8882 |
0,8096 |
0,8044 |
0,8882 |
0,8096 |
0,8044 |
0,9126 |
0,8384 |
0,8291 |
|
|
1,1403 |
1,1386 |
1,1368 |
1,1403 |
1,1386 |
1,1368 |
1,0491 |
1,0407 |
1,0449 |
|
|
15,453 |
14,822 |
14,7603 |
15,4529 |
14,8216 |
14,7603 |
14,5234 |
13,8463 |
13,8253 |
|
|
0,2208 |
0,2439 |
0,2449 |
0,2208 |
0,2739 |
0,2449 |
0,1776 |
0,1905 |
0,2346 |
|
Округленные значения коэффициентов приведены в таблице 7.3.
Таблица 7.3 |
|||
Сигнал |
f , Гц |
|
|
прямоугольный |
50 |
1,0 ± 0,1 |
1,11 ± 0,11 |
400 |
1,00 ± 0,08 |
1,0 ± 0,1 |
|
1000 |
1,01 ± 0,08 |
1 ± 0,1 |
|
треугольный |
50 |
1,14 ± 0,21 |
1,43 ± 0,22 |
400 |
1,14 ± 0,16 |
1,64 ± 0,27 |
|
1000 |
1,15 ± 0,16 |
1,66±0,24 |
|
синусоидальный |
50 |
1,12 ± 0,16 |
1,22 ± 0,18 |
400 |
1,13 ± 0,18 |
1,38 ± 0,19 |
|
1000 |
1,13 ± 0,17 |
1,41 ± 0,23 |
|
Выводы
В ходе лабораторной работы были изучены способы и средства измерений амплитудных и временных параметров сигналов в электронных цепях.
Был исследован режим усилителя по постоянному и проведены прямые измерения напряжения в контрольных точках КТ2, КТ3, КТ4. При сравнении результатов косвенного измерения напряжения и прямого в КТ2 видно, что в данной работе результат прямого измерения напряжения имеет меньшую погрешность.
Был
определен коэффициент усиления по
переменному току и рассчитана относительная
погрешность результата. Рассчитанное
значение
отличается от ожидаемого теоретического
(1 или 10), что могло получится в результате
ошибок при проведении эксперимента или
неисправности оборудования.
Также были вычислены коэффициенты формы и амплитуды для прямоугольного, треугольного и синусоидального сигналов на частотах 50 Гц, 400 Гц и 1000 Гц; полученные значения совпадают с теоретическими в пределах погрешностей.