1. МИНОБРНАУКИ РОССИИ

2. САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

3. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

4. «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

5. Кафедра Информационно-измерительных систем и технологий

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №2

12. по дисциплине «Метрология»

13. Тема: Исследование основных метрологических характеристик электронных вольтметров

Студент гр. 930
Преподаватель		Орлова Н.В.

Оглавление

1. Введение 3

2. Спецификация применяемых средств измерений 4

3. Описание и порядок выполнения работы 5

3.1. Протокол измерений 5

3.2. Определение основной погрешности электронного вольтметра 7

3.3. Определение амплитудно-частотной характеристики электронного вольтметра 10

3.4. Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока 13

4. Вывод 15

Исследованы характеристики данного электронного вольтметра. Показания поверяемого вольтметра с погрешностью сходятся с результатами образцового. Максимальная приведенная погрешность равна 2%, следовательно, его точность соответствует классу точности 4. Определена рабочая полоса частот вольтметра: от 10 Гц до 7 МГц, определены зависимости между погрешностью значения и формы сигнала: минимальная погрешность при синусоидальной форме (0%), так как показания вольтметра не отличаются от действующего значения, максимальная при прямоугольной (11%). Также были построены графики приведённой и относительной погрешности электронного вольтметра и его амплитудно-частотной характеристики. 15

5. Список использованных источников 16

1. 1. Введение

Тема работы: Исследование основных метрологических характеристик электронных вольтметров.

Цель работы: исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.

Задание:

1. Ознакомиться с используемой аппаратурой и инструкциями по её применению. Получить у преподавателя конкретное задание по выполнению работы.

2. Определить основную погрешность электронного вольтметра на диапазоне измерений, указанном преподавателем. Построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра. Сделать вывод о соответствии поверяемого вольт- метра его классу точности.

3. Определить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) электронного вольтметра. Построить график АЧХ и определить рабочую полосу частот вольтметра на уровне затухания АЧХ, определяемом нормативно-технической документацией на поверяемый вольтметр.

4. Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы (синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот этого прибора. Объяснить и подтвердить расчетами полученные результаты. Сделать вывод о влиянии формы измеряемого напряжения на показания электронного вольтметра.

1. 2. Спецификация применяемых средств измерений

Наименование средства измерений	Диапазон измерений, постоянные СИ	Характеристики точности, класс точности	Рабочий диапазон частот	Параметры входа (выхода)
Милливольтметр B3-38	300 мкВ… 300В Всего 12 пределов	Приведенная погрешность 4% (В)	20 Гц…5 МГц
Вольтметр универсальный цифровой GDM-8135	200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В		40 Гц …1 кГц 1…0 кГц 10…20 кГц 20…40 кГц
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%	0...20 МГц	Rвх = 1МОм Свх = 25 пФ

1. 3. Описание и порядок выполнения работы

2. 3.1. Протокол измерений

Рисунок 1. Протокол измерений. Часть 1

Рисунок 2. Протокол измерений. Часть 2

3. 3.2. Определение основной погрешности электронного вольтметра

Рисунок 3. Схема эксперимента

Условные обозначения:

ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы;

ЦВ – цифровой вольтметр;

ЭВ – электронный вольтметр;

ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.

Таблица 1. Таблица результатов измерений и расчетов

№	Показания поверяемого электронного вольтметра, U, В	Показания образцового цифрового вольтметра		Абсолютная погрешность			Относительная погрешность δ %		Приведенная погрешность γ %		Вариация H %
		При увеличении U0ув, В	При уменьшении U0ум, В		При увеличении ∆Uув, В	При уменьшении ∆Uум, В
1	0.5	0.48	0.47		0.02	0.03		6		1		0.33
2	1	0.98	0.97		0.02	0.03		3		1		0.33
3	1.5	1.47	1.45		0.03	0.05		3.33		1.67		0.67
4	2	1.99	1.97		0.01	0.03		1.5		1		0.67
5	2.5	2.51	2.49		-0.01	0.01		0.4		0.33		0.67
6	3	3.06	3.04		-0.06	-0.04		-2		-2		0.67
γ max = -2% Hmax = 0.67%

Абсолютная погрешность:

При увеличении: ∆Uув = U - U0ув, где U — показание поверяемого прибора, U0ув — показание образцового средства измерения при увеличении показаний (знак учитывается, выражение без модуля).

При уменьшении: ∆Uум = U - U0ум, где U0ум — показание образцового средства измерения при уменьшении показаний.

Относительная погрешность (в процентах):

δ = 100 *

Приведенная погрешность (в процентах):

γ = 100 * ,

где — нормирующее значение которое принимается равным:

1. Верхнему пределу измерений, если нижний предел равен нулю либо нуль находится вне диапазона измерений;

2. Сумме модулей пределов измерений, если нуль находится внутри диапазона измерений.

В данном случае ни в одном диапазоне нет нуля, так что рассматриваем только вариант 1. При этом знак погрешности во всех случаях учитывается.

Верхний предел измерений U_N = 3 В. Относительную и приведенную погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности.

Вариация показаний (в процентах):

H = 100 *

Примеры расчётов для замера №4 при U = 2В:

∆Uув4 = 2 – 1.99 = 0.01 В

∆Uум4 = 2 – 1.97 = 0.03 В

δ4 = 100 * = 1.5 %

γ4 = 100 * = 1 %

H4 = 100 * = 0.67 %

Максимальная приведенная погрешность, соответствующая классу точности, равна 2 %, что меньше 4 % соответствующие классу точности прибора. Следовательно, прибор соответствует своему классу точности.

Рисунок 4. График зависимости относительной и приведённой погрешностей от показаний электронного вольтметра