8

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики атмосферы

РУКОВОДСТВО

к лабораторной работе № 3

Исследование электронных вольтметров

по дисциплине: ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ В ГИДРОМЕТСИСТЕМАХ

Санкт.-Петербург

2004 г.

`ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ •

I.Цель работы

1. Изучить типовые электронные вольтметры, используемые при эксплуатации и ремонте гидрометеоаппаратуры.

2. Исследовать важнейшие метрологические свойства электронных вольтметров, определяющие их возможности при измерениях.

3. Приобрести практические навыки в измерении напряжений различной формы и частоты.

II. Материальное обеспечение

1. Универсальный электронный вольтметр с пиковым преобразователем (ВК7-9).

2. Электронный вольтметр с линейным преобразователем (ВЗ-57).

3. Измерительный генератор НЧ и ВЧ ( Г3-56/1)

4. Источник питания (Б5-43)

III. Указания по подготовке к работе

1. Перед выполнением лабораторной работы изучить по учебнику материал по теме "Измерение напряжения, тока и мощности", изучить характеристики измеряемых величин и связи между ними, виды преобразователей в электронных вольтметрах (ЭВ), основные структурные схемы ЭВ, систему их обозначений. Ответить на контрольные вопросы.

2. Изучить основные метрологические характеристики исследуемых ЭВ (диапазоны измеряемых напряжений и частот, основные погрешности и их причины), их структурные схемы, виды преобразователей, порядок работы с приборами.

3. Подготовить бланк отчета в соответствии с указаниями по выполняемой работе.

4. Ознакомиться с рабочим местом.

IV. Задание к работе

1. Подготовить приборы к работе.

2. Выполнить поверку одной из шкал вольтметров в режиме измерения постоянного напряжения.

3. Выполнить поверку одной из шкал вольтметров в режиме измерения переменного напряжения.

4. Измерить напряжение синусоидальной формы.

5. Определить характеристики измеряемых напряжений сложной формы.

6. Исследовать влияние входной цепи универсального ЭВ на частотный диапазон.

7. Проверить частотный диапазон линейного вольтметра.

V. Указания к работе

5.1. Подготовка приборов к работе.

Эксплуатация электронных вольтметров, как и других измерительных приборов, осуществляется в три этапа.

Вначале, на первом этапе, производится подготовка прибора в холодном (выключенном) состоянии. При этом стрелки электроизмерительных приборов механическим корректором устанавливаются на нуль, а органы управления ставятся в положение, соответствующее выбранному режиму (работы и питания).

Затем, на втором этапе, после включения и прогрева прибора в течение требуемого времени (для ЭВ оно составляет обычно 5-10 мин.), производится регулировка (калибровка или градуировка) прибора.

ЭВ, имеющие в своем составе усилители постоянного тока (ВК7-9, В7-15, В7-17), обычно требуют "установки нуля". Это осуществляется на самой чувствительной шкале при замкнутых входных клеммах, соответствующих этой шкале. Причем для универсальных электронных вольтметров вначале устанавливается нуль шкалы постоянного тока, затем - нуль шкалы переменного тока. В некоторых ЭВ, имеющих усилитель переменного тока, производится калибровка (градуировка) этих усилителей. Для этого предусмотрен специальный режим, при котором в схеме прибора происходит включение источника известного калибровочного напряжения В этом режиме стрелка прибора устанавливается соответствующей регулировкой на калиброванную отметку шкалы.

Третий этап - применение прибора для измерения напряжения. При этом следует учитывать частотный диапазон ЭВ и его входное сопротивление, которое должно быть значительно выше сопротивления участка цепи, где измеряется напряжение.

Большинство современных стрелочных ЭВ имеют две шкалы - одна - с пределом кратным 10, другая - с пределом, кратным 3. Универсальные вольтметры, например ВК7-9, В7-15, В7-17, кроме того, могут иметь отдельную шкалу переменного тока I В. Пользоваться шкалами необходимо в зависимости от положения переключателя пределов измерения: например, при выборе предела I В, 100 мВ и т.д. отсчет производится по шкале "10", а при пределе 3 В, 300 мВ и т.д.- по шкале "З". При использовании шкалы уровней в относительных единицах дБ или Нп отсчет производится алгебраическим суммированием показаний прибора в дБ (Нп) и предела шкалы также в дБ (Нп). За нулевой уровень в ЭВ общего применения принят сигнал напряжением 0,775 В.

2. Поверка универсального электронного вольтметра на постоянном токе.

1. Собрать схему измерений, приведенную на рис. 3.1.

Поверку универсального ЭВ произвести на шкале 10 В постоянного напряжения.

Переменные резисторы установки напряжения стабилизатора 0 ÷ 15 В "грубо" и "плавно" установить на минимум, в крайнее левое положение.

Переключатели пределов измерения на ЭВ ВК7-9 установить в положение 10 В, а на образцовом вольтметре магнитоэлектрической системы М-2004 установить в положение 25 В.

Образцовый вольтметр М-2004 подключить к низкочастотным клеммам электронного вольтметра.

Включенный и подготовленный к работе электронный вольтметр типа ВК7-9 низкочастотным входом подключить к источнику питания 0 ÷ 15 В. Выносную головку-пробник вставить в гнездо передней панели ЭВ.

2. Произвести поверку шкалы ЭВ во всех оцифрованных точках при увеличении напряжения и при уменьшении. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

3. По результатам измерений рассчитать абсолютные погрешности испытуемого прибора

Δυ= υ_x - υ₀

и вычислить наибольшие относительную и приведенную погрешности

δ = %; γ = %; = 10 В,

где υ_x и υ₀ - показания испытуемого и образцового приборов.

Результаты расчетов занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

№ отчета	U0 В	При увеличении напряжения.				При уменьшении напряжения
		Ux В В в	ΔU В	δ %	γ %	Ux В В в	ΔU В	δ %	γ %
1
2
• • •
10

4. Определить среднее значение поправки С (В) и класс точности прибора. Сделать выводы о необходимости коррекции.

3. Измерение напряжения синусоидальной формы.

1. Собрать схему измерений по рис.3.2. Перед сборкой схемы на генераторе Г3-18:

• произвести установку нуля частоты генератора (по нулевым биениям);

• установить на передней панели ручки "сопротивление нагрузки" - в положение "600", "шкала прибора" и "пред.шкал" - в положение 30 В;

• установить переменный резистор "рег.выхода" на минимум, в крайнее левое положение.

2. Включенные и подготовленные к работе исследуемые электронные вольтметры ВК7-9, В7-17 и ВЗ-57 подключить к выходу генератора. При этом используется низкочастотный вход универсального вольтметра, его высокочастотный пробник вставляется до упора в гнездо на передней панели прибора. Переключатели пределов измерений на вольтметрах установить в положение 30 В.

3. Произвести измерение трех значений напряжения. Установка напряжения в пределах 10-30 В производится регулятором "рег.выхода" на лицевой панели генератора. Измерения провести на частоте 1000 Гц.

Результаты измерений занести в таблицу 3.2.

Выходное напряжение генератора устанавливать по прибору генератора. Для каждого номинала напряжения выполнить не менее пяти отсчетов. Целесообразно напряжение генератора изменять от минимума до максимума и обратно останавливаясь на выбранных значениях и производя отсчеты. Определить среднее значение показаний всех приборов для каждого значения измеряемого напряжения и рассчитать для каждого прибора отклонение его показаний от среднего значения:

ΔU = U_x - U .

Для максимального отклонения определить приведенную погрешность

%.

Сделать вывод о том, находятся ли значения этих отклонений в пределах допустимых норм, определяемых техническими данными приборов.

Таблица 3.2.

№ отсчета	Вид преобразователя и тип ЭВ
	ПИКОВЫЙ, ВК7-9			Линейный, ВЗ-57
	10 В	20 В	30 В	10 В	20 в	30 в
1
2
3
4
5

~

=

В₀

Рис.3.1

Г

(Г3-56/1)

В₁

В₂

В₁

В₁ - ЭВ с пиковым преобразователем ВК7 - 9;

В₂ - ЭВ с линейным преобразователем В3 - 57.

Рис. 3.2.

4. Определение характеристик измеряемых напряжений сложной формы