2
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра ИИСТ
ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 2
по дисциплине «Метрология»
Тема: Электронные аналоговые вольтметры
Студентка гр. 5692 ______________ Иванова В.Ю.
Преподаватель ______________ Комаров Б.Г.
Цель работы - исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.
Задание:
-
Ознакомиться с используемой аппаратурой и инструкциями по ее применению. Получить у преподавателя конкретное задание по выполнению работы.
-
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 своему классу точности.
-
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.
-
Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы сигнала с одинаковой амплитудой.
Схема установки.
Для выполнения работы применяют схему, представленную на рис. 2.1,
где ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы (SFG-2000), ЦВ – цифровой вольтметр (GDM-8135), ЭВ – электронный вольтметр (GVT-417B), ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф (GOS-620).
Спецификация средств измерения
Наименование средства измерений |
Диапазоны измерений, постоянные СИ |
Характеристики точности СИ, классы точности |
Рабочий диапазон частот |
Параметры входа (выхода) |
Вольтметр универсальный цифровой GDМ-8135 |
Измерение на постоянном токе |
|||
200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В, 1200 В |
Пределы максим. абсолют. Погрешности |
|
Rвх > 10 МОм |
|
0,001 Uизм +1 ед. мл. разр. |
||||
Измерение на переменном токе |
||||
200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В |
0,005 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,01 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,02 Uизм +1 ед. мл. разр. 0,05 Uизм +1 ед. мл. разр. |
40Гц...1кГц 1...10кГц 10...20 кГц 20...40 кГц |
Rвх ≥10 МОм Свх < 100 пФ |
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 = 10 МОм Свх = 25 пФ |
Генератор (синтезатор сигналов переменного тока SFG-2120) |
Диапазон генерируемых частот (поддерживается постоянная амплитуда) 1Гц÷20МГц (20Гц÷10МГц) |
Разрешено по частоте 0,1 Гц Погрешность установки ±(20х10-6) Амплитуда > 10Впик (на 50 Ом) <±0,3 дБ (0,1Гц-1МГц) |
Частотный диапазон (для синуса и мендра) 0,1Гц … 20МГц Частотный диапазон (для треугольника) 0,1Гц… 1МГц |
Выходное сопротивление 50 Ом±10% Постоянное смещение ±5В (на 50 Ом) Асимметрия формы 0,2…0,8 (от 2Гц до 100кГц) – плавная регулировка с разрешением 0,01 Неравномерность АЧХ (синус относительно 1кГц) <±0,3 дБ(0,1Гц÷1МГц) <±0,5 дБ(1МГц÷4МГц) <±2дБ(4МГц÷10МГц) |
Обработка результатов измерений.
Основная погрешность электронного вольтметра.
Таблица 1
|
Показания проверяемого электронного вольтметра U, В |
Показания образцового вольтметра |
Погрешность |
||||||
|
При увеличении Uо ув , В |
При уменьшении Uо ум , В |
Абсолютная |
Относи-тельная, δ, % |
Приве-денная, γ, % |
Вари-ация Н, % |
|||
|
При увеличении ΔUо ув , В |
При уменьшении ΔUо ум , В |
|||||||
|
0,50 |
0,49 |
0,48 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,003 |
0,003 |
|
|
1,00 |
1,10 |
0,96 |
-0,10 |
0,04 |
-0,10 |
-0,033 |
0,05 |
|
|
1,50 |
1,40 |
1,49 |
0,10 |
0,01 |
0,07 |
0,033 |
0,03 |
|
|
2,00 |
2,10 |
1,99 |
0,00 |
0,01 |
-0,05 |
-0,033 |
0,04 |
|
|
2,50 |
2,40 |
2,49 |
0,10 |
0,01 |
0,04 |
0,033 |
0,03 |
|
|
3,00 |
2,85 |
2,99 |
0,15 |
0,01 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приведу пример расчета:
∆Uув = U - U0ув = 0.50– 0.49 = 0.01 B
∆Uум = U - U0ум = 0.50 – 0.48 = 0.02 B
или
δ = 100 * ∆U / U =100*0.01/0.5 =0,02 %
или
γ = 100 * ∆U / UN = 100 * 0.01/3 = 0,003 %
Н=100*Uoув- Uoум/ UN = 100*(0.49-0.48) /3= 0,003%
Амплитудно-частотная характеристика электронного вольтметра.
Таблица 2
Область верхних частот |
||||||
f, Гц |
1000 |
100,00 |
200,00 |
300,00 |
400 |
|
электронный вольтметр |
U (f), B |
2,50 |
2,51 |
2,50 |
2,50 |
2,50 |
K (f) |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
цифровой вольтметр |
U (f), B |
2,50 |
2,50 |
2,40 |
2,32 |
2,24 |
K (f) |
1,00 |
1,00 |
0,96 |
0,93 |
0,90 |
Приведу пример расчета:
Таблица 3
Область нижних частот
|
|||||||||||||||||||||
f, Гц |
1000 |
800 |
600 |
400 |
200 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
|||||||||||
электронный вольтметр |
U (f), B |
2,5 |
2,51 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,49 |
2,49 |
2,45 |
2,45 |
2,52 |
||||||||||
K (f) |
1,004 |
0,996 |
1,000 |
1,000 |
0,996 |
1,000 |
0,984 |
1,000 |
1,029 |
1,004 |
|||||||||||
цифровой вольтметр |
U (f), B |
2,49 |
2,36 |
2,36 |
2,36 |
2,35 |
2,3 |
2,3 |
2,1 |
2 |
2 |
||||||||||
K (f) |
1,00 |
0,94 |
0,94 |
0,94 |
0,94 |
0,92 |
0,92 |
0,84 |
0,80 |
0,80 |
|
|
|
|
|
Исследуемые характеристики |
Форма сигналов |
|||
синусоидальная |
прямоугольная |
треугольная |
||
Uп показания вольтметра. В |
1,5 |
2,5 |
1,2 |
|
Uср, В |
1,35 |
2,25 |
1,08 |
|
U, В |
1,50 |
2,25 |
1,24 |
|
δ, % |
0,00 |
11,11 |
-3,22 |
Приведу пример расчета:
Uср = Uп / 1,11 = 1,5 / 1,11 = 1,35 В
U = Uср* Kф = 1,35 * 1,11 = 1,50 В
δ = 100 * (Uп – U) / U = 100 * (1,50 – 1,50) / 1,50 = 0 %
Вывод
Выполнив данную работу, мы исследовали цифровой и электронный вольтметры. Исследование аналогового вольтметра показало, что прибор соответствует своему классу точности, равному 3 (Приведенная погрешность не превышает 3 %). В области верхних частот (от 400 кГц) цифровой вольтметр начинает давать разбросанные значения, что в свою очередь дает преимущества электронному. В области нижних частот (ниже 10 Гц) цифровой вольтметр начинает давать значения вразброс, что отличает его от аналогового. Таким образом область применения электронного вольтметра (4 Гц - 600 кГц) гораздо шире чем область цифрового (50 Гц -300кГц). При измерении аналоговым вольтметром сигналов различных форм наибольшая дополнительная погрешность наблюдается у прямоугольного сигнала (11,11 %). У треугольного сигнала дополнительная погрешность измерения составляет -3,22 %.
Санкт-Петербург
2017