Лабораторная работа № 3.4 “Измерение напряжения электрических сигналов” по дисциплине: Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях. Вариант: №16

1. Цель работы.
Целью настоящей лабораторной работы является:
 изучение:
• параметров переменных напряжений и токов;
• методов измерения параметров переменных напряжений и токов;
• принципа действия, устройства и метрологических характеристик электронных вольтметров;
• особенностей измерения напряжения электронными вольтметрами переменного тока;
• источников погрешности при измерении электронными вольтметрами;
 получение навыков работы с измерительными приборами;
 приобретение умения обрабатывать и оформлять результаты измерений, выполненных с помощью электронных вольтметров.
2. Порядок выполнения работы.
Настоящая лабораторная работа выполняется в следующем порядке:
 изучаются основные метрологические характеристики электронных вольтметров;
 исследуются частотные характеристики вольтметров переменного тока;
 измеряются параметры напряжения сигнала произвольной формы:
• среднеквадратическое значение;
• средневыпрямленное значение;
• пиковое значение;
 измеряются значения коэффициентов амплитуды, формы и усреднения сигналов различной формы.
3. Метрологические характеристики использованных средств измерений
Основные метрологические характеристики электромагнитного вольтметра
Таблица 1. Метрологические характеристики электромагнитного вольтметра
Тип вольтметра  электромагнитный
Тип преобразователя среднеквадратических значений
Вид градуировки шкала проградуирована в среднеквадратических значениях гармонического сигнала
Нормальные условия эксплуатации температура ; атмосферное давление мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот от 20 Гц до 1 кГц
Пределы измерения напряжения, В 0,3; 1; 3 или 15 В
Пределы допускаемой основной погрешности измерения либо класс точности класс точности обозначен 2,5, следовательно, приведенная погрешность равна 2,5%;
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей допускаемые дополнительные погрешности отсутствуют
Основные метрологические характеристики электродинамического вольтметра
Таблица 2. Метрологические характеристики электродинамического вольтметра
Тип вольтметра  электродинамический
Тип преобразователя среднеквадратических значений
Вид градуировки шкала проградуирована в среднеквадратических значениях гармонического сигнала
Нормальные условия эксплуатации температура ; атмосферное давление мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот от 20 Гц до 5 кГц
Пределы измерения напряжения, В 3 или 30 В
Пределы допускаемой основной погрешности измерения либо класс точности класс точности обозначен 2,0, следовательно, приведённая погрешность равна 2,0%;
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей допускаемые дополнительные погрешности отсутствуют
Основные метрологические характеристики аналогового электронного вольтметра средневыпрямленного значения
Таблица 3. Метрологические характеристики аналогового электронного вольтметра средневыпрямленного значения
Тип вольтметра  электронный
Тип преобразователя средневыпрямленных значений
Вид градуировки шкала проградуирована в среднеквадратических значениях гармонического сигнала
Нормальные условия эксплуатации температура ; атмосферное давление мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот от 10 Гц до 10 МГц
Пределы измерения напряжения, В от 1,0 мВ до 300 В
Пределы допускаемой основной погрешности измерения либо класс точности пределы допускаемой приведённой погрешности в области частот от 50 Гц до 100 кГц не превышают 1,5 %
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей допускаемые дополнительные погрешности отсутствуют
Основные метрологические характеристики аналогового электронного вольтметра пикового значения
Таблица 4. Метрологические характеристики аналогового электронного вольтметра пикового значения
Тип вольтметра  электронный
Тип преобразователя пиковых значений
Вид градуировки шкала проградуирована в средневыпрямленных значениях гармонического сигнала
Нормальные условия эксплуатации температура ; атмосферное давление мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот от 20 Гц до 100 кГц
Пределы измерения напряжения, В от 0,1 В до 300 В
Входное сопротивление, Ом более 1 МОм
Входная ёмкость, пФ менее 10 пФ
Пределы допускаемой основной погрешности измерения либо класс точности пределы допускаемой приведённой погрешности не превышает 2,5 %
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей допускаемые дополнительные погрешности отсутствуют
Основные метрологические характеристики аналогового электронного вольтметра среднеквадратического значения
Таблица 2.5. Метрологические характеристики аналогового электронного вольтметра среднеквадратического значения
Тип вольтметра  электронный
Тип преобразователя среднеквадратических значений
Вид градуировки шкала проградуирована в среднеквадратических значениях гармонического сигнала
Нормальные условия эксплуатации температура ; атмосферное давление мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот от 10 Гц до 10 МГц
Пределы измерения напряжения, В от 1,0 мВ до 300 В
Пределы допускаемой основной погрешности измерения либо класс точности пределы допускаемой приведённой погрешности в области частот от 50 Гц до 100 кГц не превышают 1,5 %
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей допускаемые дополнительные погрешности отсутствуют
4. Решение измерительных задач
Задача No 1
Определить пиковое, средневыпрямленное, среднеквадратическое (действующее) значения напряжений, если известно показание вольтметра UV=40 В, который проградуирован в среднеквадратических значениях для гармонического сигнала. Вольтметр измеряет пиковое напряжение. Коэффициент амплитуды сигнала Ка =1,8. Коэффициент формы сигнала Кф = 1,3.
Задача No 2
Определить ЭДС источника (Еист ), методическую абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС источника напряжения, выполненного согласно схеме рис. 1. Записать результат в соответствии с нормативными документами. Исходные данные к решению задачи 2: входное сопротивление вольтметра , выходное сопротивление источника кОм, показание вольтметра В.
Задача No 3
Определить показания вольтметра и оценить погрешность измерения напряжения. Записать результат в соответствии с нормативными документами в двух вариантах с указанием границы: а) абсолютной погрешности; б) относительной погрешности. Метрологические характеристики вольтметра и параметры сигнала: класс точности 1.0, вход открытый, вольтметр измеряет средневыпрямленное значение напряжения, проградуирован в среднеквадратических значениях гармонического сигнала, Um = 40 В, Uк = 100 В.