Электронные аналоговые вольтметры

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленъина)

Кафедра ИИСТ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Метрология»

Тема: Электронные аналоговые вольтметры

Студентка гр.***		***
Преподаватель		***

Санкт-Петербург

2023

Цель работы: исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.

Задание: 1. Ознакомиться с используемой аппаратурой и инструкциями по ее 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 вольтметра 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. Экспериментально оценить АЧХ цифрового вольтметра. Провести сравнительный анализ амплитудно-частотных характеристик электронного, цифрового и электромеханического11 вольтметров. Построить графики АЧХ исследуемых приборов.

5. 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.

Теоретическое обоснование:

Для выполнения работы применяют схему, представленную на рис. 2.1, где ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ – цифровой вольтметр, ЭВ – электронный вольтметр, ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.

Рис. 2.1.

Амплитудно-частотную характеристику электронного вольтметра определяют как зависимость показаний вольтметра от частоты входного синусоидального сигнала при постоянном значении его напряжения. На практике широко используют понятие рабочей полосы частот средства измерений. Под рабочей полосой частот вольтметра понимают диапазон частот f, для которого неравномерность АЧХ вольтметра не превосходит некоторой заранее установленной допустимой величины. Так, для электронного вольтметра GVT-417B впределах рабочей полосы не допускается изменение АЧХ, превышающее 10 процентов от показания прибора на частоте f0 = 1 кГц. Крайние значения диапазона частот, удовлетворяющего указанному требованию, называются нижней fн и верхней fв граничными частотами рабочей полосы электронного вольтметра.

Обработка результатов.

I. Основная погрешность электронного вольтметра.

Таблица 1. Основная погрешность электронного вольтметра.

Пока-зания поверя-емого электрон-ного вольт-метра, U, В	Показания образцового цифрового вольтметра		Погрешность
			абсолютная		Отно-ситель-ная, δ, %	При-веде-нная, γ, %	Ва-ри-ация, Н, %
	При увел. В	При умень. В	При увел. В	При умень. В
0,3	0,28	0,26	0,02	0,04	20	1	0,3
0,6	0,59	0,60	0,01	0	1,6	0,16	0,16
0,9	0,92	0,92	-0,02	-0,02	4,4	0,6	0
1,2	1,27	1,27	-0,07	-0,07	11,6	2,3	0
1,5	1,58	1,58	-0,08	-0,08	10,6	2,6	0
1,8	1,94	1,94	-0,06	-0,06	6,6	2	0
=2,6%; =0,3%

Расчетные формулы:

= ; = ;

δ=100 / ; γ =100 / ;

H=100 | |/ .

Рис. 2.1 – График зависимости значений относительной (I) и приведенной (II) погрешностей от показаний электронного вольтметра. (III) – прямая, соответствующая классу точности прибора.

II. Амплитудно-частотная характеристика.

Рис. 2. 2. – Амплитудно-частотная характеристика электронного (I) и цифрового (II) вольтметров в области верхних частот.

Рис. 2.3 - Амплитудно-частотная характеристика электронного (I) и цифрового (II) вольтметров в области нижних частот.

III. Определение влияния формы входного сигнала на показания вольтметров переменного тока.

Исследуемые характеристики	Форма сигналов
	Синусоидальная	Прямоугольная	Треугольная
Uпц, В; Uпэ, В	2,55; 2,55	4,24; 4,11	2; 1,99
Uср, В	2,55	4,16	2
U, В	2,71	4,16	2,11
δ, %	9.1	0.0	13.0
kф	1,1	1	1,15

Вывод: Проведено исследование метрологических характеристик электронныхвольтметров. По классу точности электронного вольтметра его приведенная погрешность не выходит за рамки допустимой, что говорит о точности выполненных измерений.

По своим АЧХ электронный вольтметр превосходит цифровой. Его характеристика куда более линейна и сами значения максимального и минимального рабочих диапазонов значительно больше.

Влияние формы сигналов на значения погрешностей соответствует последствиям преобразования входных данных.