ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Измерение напряжений и уровней сигналов с помощью электронных
вольтметров и измерителей уровня
Выполнила: Проверил:
Ст. гр. 820403 Гусынина Ю.А.
Красновская А.М.
Минск 2000
Лабораторная работа № 1.
Цель работы: Изучить принцип работы электронных вольтметров и измерителей уровня сигналов. Изучить методы измерения напряжений электронными вольтметрами и уровни сигналов передающего тракта.
Выполнение работы.
- С помощью вольтметра В7-28 измеряем переменные напряжения.
| № | F, кГц | U, В | Uпр, В | Uv, В | δu, % | Δu, В |
| 0,4 | 0,9925 | 0,75 | 0,0075 | |||
| 0,05 | 0,049 | 0,001 | ||||
| 1,88 | 0,12 | |||||
| 0,8 | 0,784 | 0,016 |
Δu=|Uv-U| – абсолютная инструментальная погрешность.
δu= (Δu/U)*100% - относительная инструментальная погрешность.
Оценивая полученные данные видим, что при увеличении частоты увеличивается относительная погрешность прибора.
- Исследуем вольтметр В7-28.
| Uг, В | Fн, Гц | Uгн, В | Ro, кОм | Urv, В | Rv, кОм | Rv, кОм | Fв, Гц | Uгв, В | Co, пФ | Ucv, В | Cv, пФ | Cv, пФ |
| 2,033 | 1,308 | 1010,3 | 1004,73 | 2,023 | 0,046 | 1289,3 | 871,33 | |||||
| 0,95 | 877,19 | 0,046 | 859,56 | |||||||||
| 1,64 | 1126,7 | 0,043 | 465,12 |
Ro Uгв
Rv = ----------------; Cv = Co(---- - 1).
Uгн / Urv – 1 Ucv
_ _
Rv и Cv - находится как среднее арифметическое Rv и Cv.
Входное сопротивление вольтметра при измерении переменного напряжения составляет (1±0,2) МОм на всех пределах измерений, а входная емкость приблизительно в 43 раза больше емкости Со.
- Поверка вольтметра В3-38 при использовании вольтметра В7-28 в качестве образцового.
| № | Fп, кГц | Uпр, В | Uи, В | Uо, В | Δи, В | δи, % | γи, % |
| 0,5 | 0,1 | 0,1103 | 0,0103 | 1,03 | |||
| 0,3 | 0,3096 | 0,0096 | 0,96 | ||||
| 0,5 | 0,5138 | 0,0138 | 1,38 | ||||
| 0,8 | 0,823 | 0,023 | 2,3 | ||||
| 1,018 | 0,018 | 1,8 |
Δи = |Uи-Uо|;
δи = (Δи/Uо)*100%;
γи =(Δи/Xn)*100%,
где Xn согласно ГОСТ 8.401-80 принимается равным пределу измерения, т.е. Uпр.
Поверка вольтметра В3-38 показала, что в диапазоне (0,1…1) В приведенная погрешность прибора приблизительно ±2,3%.
- С помощью вольтметра В7-28 путем измерения переменных напряжений на выходе и входе четырехполюсника проводим косвенные измерения коэффициента передачи Кп.
| № исп | ||||||||||
| Uвх, В | 1,947 | 1,95 | 1,95 | 1,952 | 1,952 | 1,953 | 1,952 | 1,953 | 1,955 | 1,952 |
| Uвых,В | 1,904 | 1,906 | 1,906 | 1,908 | 1,908 | 1,908 | 1,908 | 1,909 | 1,907 | 1,908 |
| № исп | ||||||||||
| Uвх, В | 1,952 | 1,953 | 1,951 | 1,950 | 1,950 | 1,951 | 1,951 | 1,951 | 1,951 | |
| Uвых,В | 1,909 | 1,906 | 1,906 | 1,906 | 1,907 | 1,907 | 1,906 | 1,906 | 1,907 |
Коэффициент передачи четырехполюсника вычисляется по формуле:
Uвых 1.907
Кп = ------ = -------- = 0.977, где Uвых и Uвх среднее арифметическое.
Uвх 1.951
, где 
| i | ||||||||||
| Δвх i | 0,004 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,002 | 0,001 | 0,002 | 0,004 | 0,001 |
| Δвых i | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,002 | 0,001 | |
| i | ||||||||||
| Δвх i | 0,001 | 0,002 | 0,001 | 0,001 | ||||||
| Δвых i | 0,002 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 |
В качестве Δ выбирается наименьший результат и в итоге получаем:
Кп = Кп ± Δ = 0,977 ± 0,006 при Р=0,95
- Определить для заданных сигналов различной формы пиковое Um, среднеквадратичное Uск, средневыпрямленное Uсв значения напряжения, коэффициент амплитуды Ка и коэффициент формы Кф.
| № точки | |||||
| UВ4-12, В | 1,0 | 0,35 | 0,43 | 0,66 | 0,84 |
| Uпр В4-12, В | |||||
| UВ3-40, В | 0,84 | 0,34 | 0,5 | 0,75 | 0,76 |
| Uпр В3-40, В | |||||
| UВ3-38, В | 0,76 | 0,26 | 0,46 | 0,74 | 0,74 |
| Uпр В3-38, В | |||||
| Um, В | 1,0 | 0,35 | 0,43 | 0,66 | 0,84 |
| Uск, В | 0,84 | 0,34 | 0,5 | 0,75 | 0,76 |
| Uсв, В | 0,76 | 0,234 | 0,414 | 0,667 | 0,667 |
| Kа | 11,90 | 10,29 | 8,6 | 8,8 | 11,05 |
| Kф | 1,226 | 1,453 | 1,208 | 1,124 | 1,139 |
Точкам 1…5 соответствуют различные формы сигналов. Они приведены на рисунке 1.
Показания вольтметров с различными типами детектора отличаются. Следовательно, нужно учитывать градуировочное уравнение, устанавливающее связь между показаниями Uv (градуировкой) вольтметра и фактически измеряемым параметром Ux:
Uv = C*Ux,
где С – градуировочный коэффициент. Градуировочные уравнения для используемых вольтметров приведены ниже.
Милливольтметр В3-38 предназначен для измерения напряжения переменного тока. Его шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, т.е.
Uсв = U / 1,11.
Микровольтметр В3-40 предназначен для измерения напряжения переменного тока произвольной формы. Шкала прибора проградуирована в среднеквадратических значениях произвольной формы.
Uск = U.
Милливольтметр В4-12 предназначен для измерения амплитудных значений видеоимпульсов прямоугольной формы положительной и отрицательной полярности, а также амплитуд синусоидальных напряжений. Его шкала проградуирована в пиковых значениях напряжения.
Um = U.
Коэффициент амплитуды Ка вычисляется по формуле: Ка = Um / Uск.
Коэффициент формы Кф вычисляется по формуле: Кф = Uск / Uсв.
6. Измерительные приборы, используемые в работе.
| № | Наименование прибора | Тип прибора | Основные технические характеристики |
| Генератор сигналов высокочастотный | Г4-117 | Диапазон генерируемых частот от 20 Гц до 10Мгц. | |
| Вольтметр универсальный цифровой | В7-28 | Обеспечивает измерение переменного напряжения в диапазоне от 100 мкВ до 300 В на пределах измерений 1; 10; 100; 300 В. | |
| Милливольтметр | В3-38 | Основная приведенная погрешность прибора не превышает ± 2,5% в поддиапазонах (1…300) мВ и ± 4% в поддиапазонах (1…300) В для диапазона частот 45 Гц … 1 МГц. | |
| Микровольтметр | В3-40 | Основная приведенная погрешность прибора не превышает ±1,5% на пределах (1…300) мВ, ±2,5% на пределах (0,1…0,3) мВ и ±4% на (1…300) В для диапазона частот 45 Гц … 1 МГц. | |
| Милливольтметр импульсного тока | В4-12 | Пределы измеряемых значений напряжений: 3, 10, 30, 100, 300, 1000 мВ. | |
| Осциллограф универсальный | С1-72 | Может работать в режимах непрерывной и ждущей разверток, а также в режиме развертки внешним сигналом. |