Метрология и измерения
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ
Кафедра ТКС
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ СИГНАЛА НА ПОКАЗАНИЯ ВОЛЬТМЕТРА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе №__ по дисциплине
"Метрология и измерения"
для студентов специальностей
2 – 45 01 03 – Сети телекоммуникаций
2 – 45 01 02 – Системы радиосвязи,
радиовещания и телевидения
МИНСК
2012
Составитель М.И. Семененко
В.М. Зеленя
Издание утверждено на заседании кафедры ТКС
__.__.20__ г., протокол №__
Зав. Кафедрой ____________ ______________
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ СИГНАЛА НА ПОКАЗАНИЯ ВОЛЬТМЕТРА
- ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ
- Ознакомиться с различными типами приборов для измерения напряжений различной формы.
- Изучить структурные схемы, применяемых приборов для измерения напряжений различной формы.
- Получить практические навыки измерения напряжений различной формы разными приборами.
- Экспериментально исследовать и сравнить полученные показания приборов различных систем в зависимости от формы измеряемых напряжений.
- ЛИТЕРАТУРА
- Шумилин И.П. Измерения в технике проводной связи. - М., Связь 1980.
- Хромой Б.П., Моисеев Ю.Г. Электрорадиоизмерения - М., Радио и связь, 1985.
- Методические указания к лабораторной работе.
- ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
- Изучить по [2.1], [2.2] и [2.3] принципы построения вольтметров, измеряющих средневыпрямленные амплитудные значения напряжений.
- Изучить по [2.1] градуировку вольтметров переменного тока и влияние формы измеряемого напряжения на показания приборов.
- Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
- Подготовить бланк отчета.
- ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
- Что такое коэффициент формы и коэффициент амплитуды напряжения?
- Напишите аналитическое выражение для среднего средневыпрямленного значения напряжения.
- В каких значениях напряжения градуируются вольтметры групп В3 и В7?
- К чему сводится градуировка электронных вольтметров и какие средства измерительной техники используются для этих целей?
- Как учитывается класс точности вольтметра переменного напряжения при рассмотрении влияния формы напряжения на показания вольтметров различных систем?
- ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ДОКУМЕНТАЦИЯ
- Генератор сигналов специальной формы Г6-46.
- Вольтметры В3-38 (средневыпрямленного значения), В3-36 (среднеквадратического значения), В7-16 (амплитудного значения).
- Электронный осциллограф С1-159.
- Соединительные провода.
- УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
- В процессе выполнения лабораторной работы необходимо руководствоваться действующей в лаборатории инструкцией по ТБ.
- ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
- Проверка подготовки учащихся к выполнению лабораторной работы.
- Получить инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.
- Изучить конструкцию, порядок пользования, структурные схемы приборов, применяемых в лабораторной работе.
- Ответить на вопросы преподавателя по пункту 7.3.
- Выполнить задание 1. Собрать схему для проведения измерений в соответствии с рисунком 1.
- Произвести измерения различных по форме напряжений вольтметрами различных систем, для чего:
- Подать с выхода генератора Г6-46 сигнал синусоидальной формы.
- Снять показания различных вольтметров и полученные данные записать в таблицу 1.
- Подать с выхода генератора Г6-46 сигнал пилообразной формы.
- Снять показания различных вольтметров и полученные результаты измерений записать в таблицу 1.
- Подать с выхода генератора Г6-46 импульсный сигнал.
- Снять показания различных вольтметров и полученные результаты измерений записать в таблицу 1.
- Проверить расчетным путём полученные результаты, учитывая тип детектора вольтметра и его градуировку.
Примечание: одинаковый уровень всех исследуемых напряжений (на выходе генератора сигналов гармонического, пилообразного, импульсного) контролировать с помощью осциллографа.
- Оценить полученные результаты измерений и сделать выводы.
- Оформить отчет по выполненной работе.
- Ответить на контрольные вопросы.
- СОДДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
- Наименование и цель лабораторной работы.
- Перечень приборов и устройств, использовавшихся при выполнении лабораторной работы.
- Структурная схема одного из исследуемых вольтметров.
- Таблица с расчетными и экспериментальными данными.
- Выводы по работе.
- Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
- СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЕТА
- Учащийся должен знать:
- Как влияет форма сигнала на показания вольтметров.
- Формулы (), формулы коэффициентов, обеспечивающих взаимосвязь параметров переменного напряжения.
- Учащийся должен уметь:
- Работать с вольтметрами различного типа.
- Применять формулы перерасчета из одних значений переменного напряжения в другие при различных формах исследуемых сигналов.
- КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- Укажите какой из представленных вольтметров имеет:
- закрытый вход и линейный двухполупериодный детектор?
- открытый вход с однополупернодным линейным детектором ?
- Объясните принципы действия электронного вольтметра:
- средневыпрямленных значений напряжения;
- среднеквадратичных значений напряжения.
- Поясните принцип действия амплитудного преобразователя с открытым и закрытым входом.
- Поясните работу электронного вольтметра среднеквадратических значений с термоэлектрическим преобразователем.
- Почему отличаются показания вольтметров В8-38 и В7-16 при измерении одного и того же сигнала?
- МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
- Параметры переменных сигналов
Переменное напряжение характеризуется следующими основными параметрами: средним, амплитудным, средневыпрямленным и среднеквадратическим (называемым также иногда действующим или эффективным) значениями.
Среднее значение напряжения за период называется постоянной составляющей:
Амплитудное (пиковое) значение - наибольшее мгновенное значение сигнала за период.
Средневыпрямленное значение - это среднее значение модуля сигнала после двухполупериодного выпрямления:
Амплитудное, средневыпрямленное и среднеквадратическое значение сигнала связаны между собой коэффициентами формы и амплитуды.
Коэффициентом амплитуды называют отношение:
Коэффициент формы кривой напряжения:
- Влияние формы измеряемого напряжения на показания приборов
Вольтметры переменного напряжения, как правило, градуируются в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения независимо от схемы используемого в приборе детектора.
Рассмотрим случай измерения вольтметрами с различным типом детектора гармонического (синусоидального) напряжения.
Пример: Синусоидальное напряжение подается на вольтметры: средневыпрямленного значения с одно- и двух- полупериодным выпрямителем амплитудного, среднеквадратического значения напряжения. Все вольтметры должны показать среднеквадратическое значение синусоидального напряжения:
где - показания прибора.
Однако напряжение этого значения происходит по-разному.
Амплитудный вольтметр, имеющий пиковый детектор, реагирует на амплитуду измеряемого сигнала макс.
Для того, чтобы показания были равны среднеквадратическому значению, при градуировке вольтметра вводится коэффициент амплитуды:
Тогда показания вольтметра:
Вольтметр средневыпрямленных значений с двухполупериодным выпрямителем реагирует на средневыпрямленное значение:
Для того чтобы прибор показывал среднеквадратическое значение измеряемого синусоидального напряжения, при градуировке такого типа вольтметра вводится коэффициент формы, равный I, II. Тогда показания вольтметра будут:
Вольтметр, средневыпрямленных значений с однололупериодным линейным детектором:
т.е. вдвое меньше, но коэффициент формы вдвое больше, я потому показания прибора:
Вольтметр среднеквадратических значений реагирует на среднеквадратические значения сигнала, градуируется также в среднеквадратических значениях сигнала.
Eго показания А = 10 В
При измерении напряжений несинусоидальной формы алгоритм получения отсчета для каждого типа вольтметра остаётся тем же, т.е. вольтметры в зависимости от типа детектора реагируют на то или иное значение измеряемого сигнала, а отсчет на шкале получается с учетом заложенного в них коэффициента градуировки. Очевидно лишь показание квадратических вольтметров будут соответствовать среднеквадратическому значению измеряемого несинусоидального сигнала.
Рисунок 1. Схема включения измерительных приборов.
Таблица 1 - Результаты выполнения задания 1
|
Форма сигнала
|
По осциллографу
|
|
В3-38
|
В3-36
|
В7-16
|
|
|
Теоретический расчет
|
1.41
1.11
|
|
|
|
|
Экспериментальный расчет
|
|
|
|
|
|
|
Теоретический расчет
|
1.73
1.15
|
|
|
|
|
Экспериментальный расчет
|
|
|
|
|
|
|
Теоретический расчет
|
1.0
1.0
|
|
|
|
|
Экспериментальный расчет
|
|
|
|
|
|
|
Теоретический расчет
|
1.73
1.15
|
|
|
|
|
Экспериментальный расчет
|
|
|
|
|
|
Примечание – периоды сигналов между собой равны
|