МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ИИСТ
отчет
по лабораторной работе №9
по дисциплине «Метрология и измерительная техника»
Тема: Измерение частоты периода и фазы
Студентка гр. 7501 |
|
Исаков А.О. |
Преподаватель |
|
Орлова Н.В. |
Санкт-Петербург
2019
-
Цель работы:
Ознакомление с методами и средствами измерения частоты, временных интервалов, фазового сдвига и с методикой оценки погрешностей результатов измерений.
-
Спецификация применяемых средств измерений
Наименование средства измерений |
Диапазоны измерений, постоянные СИ |
Характеристики точности СИ, классы точности |
Рабочий диапазон частот |
Параметры входа (выхода) |
|
Коэф. откл. 5 мВ/дел ... |
3 % |
|
|
Осциллограф универсальный GOS-620 |
5 В/дел, всего 10 значений, Коэф. разв. 0,2 мкс/дел… |
3 %
|
0...20 МГц |
Rвх = 1 МОм Свх = 25 пФ |
|
0,5 с/дел, всего |
|
|
|
|
20 значений |
|
|
|
Частотомер GFC-8010H |
0,1Гц-100МГц |
|
|
20мВ-150В |
Генератор переменного тока SFG-2120
|
- |
- |
1Гц-20МГц
|
0-7В |
-
Задание
-
Ознакомиться с инструкцией по применению цифрового частотомера для измерения частоты и периода.
-
Измерить частоту и период периодического сигнала по заданию преподавателя с помощью универсального частотомера и оценить погрешность измерения.
-
Измерить частоту и период тех же сигналов осциллографом. Оценить погрешности результатов измерения.
-
Сравнить результаты измерений предыдущих пунктов.
-
Измерить фазовый сдвиг между напряжениями на входе и выходе устройства двумя способами с помощью электронно-лучевого осциллографа. Оценить погрешности результатов измерения. Сравнить точность измерений этими способами.
-
-
Структурная схема лабораторной установки
4.1. Измерение частоты и периода сигналов универсальным частотомером.
Разрядность показаний (число цифр в показаниях частотомера) определяется временем измерения (счѐта), выбираемым из ряда: 0,1; 1; 10 с.
4.2. Измерение частоты и периода сигналов осциллографом
б
По размеру LT изображения периодаTx определить его значение (в секундах):
Tx =kPLT .
(9.1)
Относительная погрешность (в процентах) измерения периода:
Т = kр + нр + вд, (9.2)
Частомер
F=420 Гц
№ изм |
Время счета, с |
Показания прибора, fx, Гц |
Абсолютная погрешность, Δ, Гц (или с) |
Отн. погрешность, , % |
Результат измерения, fx ± Δ, Гц (или Tx ± Δ, с) |
1 |
0,1 |
419,998 |
|
|
|
2 |
1 |
419,9981 |
|
|
|
3 |
10 |
419,99817 |
|
|
|
|
|
Показания прибора, Т, мкс |
|
|
|
1 |
0,1 |
2380,96 |
|
|
|
2 |
1 |
2380,962 |
|
|
|
3 |
10 |
2380,9625 |
|
|
|
F=1420 Гц
№ измере ния |
Время счета, с |
Показания прибора, fx, Гц |
Абсолютная погрешность, Δ, Гц (или с) |
Отн. погрешность, , % |
Результат измерения, fx ± Δ, Гц (или Tx ± Δ, с) |
1 |
0,1 |
1419,99 |
|
|
|
2 |
1 |
1419,993 |
|
|
|
3 |
10 |
1419,9930 |
|
|
|
|
|
Показания прибора, Т, мкс |
|
|
|
1 |
0,1 |
704,228 |
|
|
|
2 |
1 |
704,2283 |
|
|
|
3 |
10 |
704,22833 |
|
|
|
Используемые формулы:
Пример расчёта:
Осциллограф
При f=420Гц При f=1420Гц
Измерение фазового сдвига:
1 способ:
При f=420Гц
При f=1420Гц
2 способ:
-
Выводы
При выполнении измерении частоты или периода сигнала частомером при увеличении времени отсчёта уменьшается погрешность измерений. Измеренные значения очень точны, их относительная погрешность не превосходит 0,002%.
Значения частоты и периода, измеренные при помощи осциллографа менее точны, причина в погрешностях показаний осциллографа, а так же в визуальных погрешностях.
При помощи осциллографа двумя способами можно измерить фазовый сдвиг сигнала: при помощи определения периода сигнала и временного запаздывания по осциллограмме, а так же при помощи фигуры Лиссажу.