Метрология. Лабораторная работа №3.4. Вариант 01.

1. Цель работы
1.1. Изучить:
1.1.1 Параметры переменных напряжений и токов;
1.1.2 Методы измерения параметров переменных напряжений и токов;
1.1.3 Принцип действия, устройство и метрологические характеристики электронных вольтметров;
1.1.4 Особенности измерения напряжения электронными вольтметрами переменного тока;
1.1.5 Источники погрешности при измерении электронными вольтметрами.
1.2. Получить навыки работы с измерительными приборами.
1.3.Приобрести умение обрабатывать и оформлять результаты измерений, выполненных с помощью электронных вольтметров.

2. Программа лабораторной работы.
2.1. Изучение основных метрологических характеристик электронных вольтметров.
2.2. Исследование частотных характеристик вольтметров переменного тока
2.3. Измерение параметров напряжения сигнала произвольной формы:
•  среднеквадратическое значение;
•  средневыпрямленное значение;
•  пиковое значение.

2.4. Измерение значений коэффициентов амплитуды, формы и усреднения сигналов различной формы.

3. Перечень лабораторного оборудования.
3.1. Основное оборудование.
Аналоговые электронные вольтметры переменного тока:
3.1.1 средневыпрямленного значения;
3.1.2 пикового значения;
3.1.3 среднеквадратического значения;
3.2. Вспомогательные приборы.
3.2.1 Генератор сигналов специальной формы (функциональный генератор)
3.2.2 Электронно-лучевой осциллограф.

4. Выполнение лабораторной работы
4.1 Лабораторный стенд представляет собой компьютерную модель LabVIEW, отображаемую на экране персонального компьютера.

На стенде находятся модели:

Электромагнитного (1) и электродинамического (2) вольтметров; электронных милливольтметров средневыпрямленного (4) и среднеквадратического (5) значения; электронного осциллографа (6); генератора сигналов специальной формы (7)

Рис.2. Модель лабораторного стенда на экране компьютера.
На экране представлены приборы:

1-электромагнитный вольтметр;
2-электродинамический вольтметр;
3-электронный вольтметр с пиковым детектором;
4-электронный вольтметр средневыпрямленного значения;
5-электронный вольтметр среднеквадратического значения;
6-электронный осциллограф;
7-генератор сигналов специальной формы.

 Модели электромагнитного и электродинамического вольтметров используются при моделировании процесса прямых измерений среднеквадратического значения напряжения сигнала синусоидальной формы методом непосредственной оценки. Модели электронных аналоговых милливольтметров средневыпрямленного и среднеквадратического значения используют для прямых измерений соответственно средневыпрямленного и среднеквадратического значения напряжения в цепях переменного тока любой формы методом непосредственной оценки. Модель электронного осциллографа используют для измерения параметров сигналов переменного тока произвольной формы.

Модель генератора сигналов специальной формы используют в качестве источника сигналов синусоидальной, прямоугольной (меандр), треугольной (двухполярной) и пилообразной формы, с плавной регулировкой пикового значения и частоты выходного сигнала.

4.2. Исследование частотных характеристик вольтметров переменного тока
Зависимость показаний электромагнитного и электродинамического вольтметров от частоты исследуется с использованием осциллографа в качестве индикатора формы сигнала и пикового значения напряжения. Измерения проводятся в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц.
В качестве образцового используется электронный милливольтметр среднеквадратического значения.
Амплитуда сигнала на выходе генератора устанавливается так, чтобы показание электродинамического вольтметра равнялось 2,0 В.
Измерения проводятся на частотах:
60, 400 Гц; 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 20 кГц.
Сведения о классе точности вольтметров и результаты измерений занесены в таблицу.

Предел допускаемой абсолютной погрешности электронного милливольтметра:

Абсолютные погрешности электромагнитного и электродинамического вольтметров Δ1 оцениваем как разности между их показаниями и показанием электронного вольтметра.
Результирующий предел допускаемой абсолютной погрешности рассчитываем по формуле:

Предел допускаемой относительной погрешности электронного милливольтметра:

 4.3. Измерение параметров напряжения сигнала произвольной формы
При выполнении задания используются три электронных вольтметра с различными преобразователями.
1) Электронный аналоговый вольтметр измеряет пиковое значения напряжения сигнала любой формы. Шкала проградуирована в средневыпрямленных значениях гармонического сигнала, следовательно показание прибора:

4.4. Измерение значения коэффициента формы сигналов синусоидальной и треугольной формы.
Измерение значений коэффициентов формы Кф осуществляется косвенным путем согласно выражению:
Kф=U/Uср.в
U – среднеквадратическое, Uср.в – средневыпрямленное значения напряжений.
Для определения коэффициента формы используем измеренные параметры сигналов из таблицы 2 . Результаты обработки помещены в таблицу 3.

Оценку погрешности измерения параметра Kф выполняем по методике оценки погрешности косвенных измерений:

Работа поправлена в соответствии с замечаниями преподавателя и зачтена:

1.Верно округлить погрешность (неопределенность). Значащих цифр в окончательном результате расчета погрешности должно быть не более двух, путем округления в большую сторону, см. раздел 5, п. 8, КЗ. (контрольное задание).
Погрешность принято (ГСИ МИ 1317- 2004.) округлять в большую сторону (см. КЗ. (контрольное задание) раздел 5, п. 8) количество значащих цифр не более двух, а погрешность округления не более 5%.
Если погрешность округления неопределенности более 5%, то округлять неопределенность в большую сторону нельзя. Первоначально абсолютную неопределенность округляют в большую сторону. Затем необходимо вычислить погрешность округления абсолютной неопределенности в большую сторону, если она (погрешности округления) будет более 5%, нужно округлить абсолютную неопределенность в меньшую сторону.
Значащими цифрами называются все верные цифры числа, кроме нулей, стоящих впереди числа.

2.Указать единицы измерения.
Рецензент: доцент каф. ПДСиМ Запасный И.Н.

Могу исправить подобные замечания. Пишите на bobvtyz@mail.ru