 |
Измерение переменного напряжения вольтметрами различных систем.
|
|
|
|
Цель работы: Изучение электронных и цифровых вольтметров и сравнение их результатов измерений.
1. Оборудование:
1.1 Микровольтметр ВЗ-57
1.2 Милливольтметр ВЗ-38А
1.3 Цифровой вольтметр В7-38
1.4 Генератор низкой частоты (ГЗ-109)
1.5 Кабели соединительные
1.6 Техническое описание к приборам
Краткие теоретические сведения.
При любом измерении неизбежны обусловленные разнообразными причинами отношения результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинные значения физических величин - это значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта. Они не зависят от применяемых средств измерений и являются объективной характеристикой объекта.
Результаты измерений представляют собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерения. Они зависят не только от величин, но и от методов измерения, от средств измерения, от свойств чувств оператора.
Погрешность измерения - отклонение результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Различают абсолютную и относительную погрешность
измерения. Абсолютная погрешность измерения равна разности между результатом измерений А и истинным значением измеряемой величины X.
Относительная погрешность измерения представляет собой отношение (в процентах) абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.
Абсолютная погрешность измерения выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина, относительная погрешность в процентах.
При измерении значений переменного напряжения различают:
Амплитудное значение - Um
Действительное (среднеквадратическое) значение - U
|
|
|
Среднее значение - Ucp
Средневыпрямленное значение - Ucв
Для однополярных напряжений среднее и средневыпрямленное напряжения равны. Для разнополярных эти два параметра могут существенно отличаться друг от друга. Так, для гармонического напряжения: Uср.=Uo=O, a Uсв = 0,637*Um=0,901*U. Соотношение между ними:
; 
; 
В целях уменьшения влияния на измеряемую цепь вольтметры должны быть с большим входным сопротивлением, незначительной емкостью.
ВНИМАНИЕ! ПРИБОРЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ЗАЗЕМЛЕНЫ!
Порядок выполнения работы.
3.1 Изучить техническое описание и научиться пользоваться вольтметрами.
3.2 Произвести измерение значений переменного напряжения микровольтметром ВЗ-57. Результаты измерений занести в таблицу 1.
3.3 Произвести измерение значений переменного напряжения милливольтметром ВЗ-38А, Результаты измерений занести в таблицу 1.
Таблица 1- Результаты измерения значений переменного напряжения
| Установленное значение напряжения встроенным индикатором, мВ | Измеренное значение напряжения, мВ | Относительная погрешность σ, % | ||||
| В3-57 | В3-38А | В7-38 | В3-57 | В3-38А | В7-38 | |
| Среднее арифметическое значение относительной погрешности каждого прибора σ, % |
3.4 Произвести измерение значений переменного напряжения цифровым вольтметром. Результаты измерений занести в таблицу1.
3.5 Произвести сравнение результатов измерений и определить среднеарифметическое значение погрешности, каждого прибора приняв за истинную величину показания встроенного прибора - индикатора функционального генератора.
Содержание отчета.
4.1 Наименование и цель работы.
|
|
|
4.2 Перечень используемого оборудования.
4.3 Таблицы результатов измерений.
4.4 Структурная схема электронного вольтметра.
4.5 Выводы.
5. Контрольные вопросы.
5.1 Какие классы точности на амперметры и вольтметры устанавливает ГОСТ?
5.2 Перечислить основные свойства электронных вольтметров.
5.3 Почему необходимо периодически поверять измерительные приборы?
5.4 По какой погрешности определяют класс точности измерительного прибора?
5.5 Назовите основные системы измерительных; приборов, используемых для измерения напряжения промышленной частоты.
Лабораторная работа № 3
Измерение мощности.
Цель работы: Измерение мощности в цепях постоянного тока и приобретение навыков работы с приборами.
1. Оборудование:
1.1 Источник питания постоянного тока Б5-29
1.2 Источник питания переменного тока
1.3 Стенд лабораторный.
1.4 Вольтметр цифровой В7-38 (M890G)
1.5 Ваттметр электродинамической системы
1.6 Соединительные провода и кабели
2. Краткие теоретические сведения:
Электрическая мощность Р - это энергия выделяемая в цепи за единицу времени. Она может быть измерена ваттметром или определена через ток и напряжение на нагрузке.
В цепи постоянного тока P=I·U, где I - ток нагрузки U - напряжение на нагрузке.
В диапазоне звуковых и высоких частот, когда измерение тока и напряжения не представляет затруднения, мощность переменного тока можно определить косвенно. В случае гармонических колебаний средняя, т.е. активная, мощность определяете по формуле
P = I2·RH или P = I2·RH · cos φ, или 
где I и U - действующие значения тока и напряжения на нагрузке; Rh - активное сопротивление нагрузки; φ - сдвиг фаз между током и напряжением.
Мощность может измеряться как в абсолютных, так и в относительных единицах. В первом случае мощность измеряется в ваттах, микроваттах, милливаттах, гектоваттах, киловаттах, мегаваттах. Относительные единицы измерения используются при наличии в исследуемом тракте СВЧ градуированных аттенюаторов. Например, если между исследуемым генератором и милливаттметром имеется определенное затухание, то точность генератора удобно измерять в децибелах, относительно какого-либо условного уровня мощности, например, одного ватта или милливатта, определяемой по формуле
|
|
|
дБ
где, Ро - мощность генератора, Рх – мощность в точке принятой за исходную в какой-либо точке.
На практике часто используется уровень, Ро = 1мВт - это значение называется абсолютный уровень. Пример, определить абсолютный уровень по мощности, если мощность равна 10 Вт. Тогда
.
Измерение мощности на СВЧ имеет важное значение, т.к. контроль за режимом работы радиоустройств на этих частотах по току и напряжению или затруднен из-за большой погрешности амперметров и вольтметров, им совсем не возможен. Так, например, в сантиметровом диапазоне волн, где используются волноводы и резонаторы, и энергия передается в форме электромагнитного поля, измерение тока и напряжения теряет смысл. Следовательно, важной величиной, характеризующей режим и эффективность работы таких систем, является мощность.
Измерения мощности в СВЧ диапазоне производится преимущественно косвенными методами, основанными на превращении измеряемой мощности или части ее в тепло (канометрический и термисторный методы).
Чаще всего применяются ваттметры поглощающего типа, которые служат для генератора или усилителя искусственной нагрузкой.
При измерении мощности генераторов СВЧ, работающих в импульсном режиме, различают так называемую импульсную и среднюю мощность,
,
где Т - период следования импульсов, a t - длительность импульса.
В зависимости от пределов измерения ваттметры делятся на три группы:
- измерители большой мощности (10-107) Вт;
- средней (0,1-10)Вт;
- малой (10-1-10-16) Вт мощности.
Погрешность измерения ваттметров промышленного типа бывает от 5до 25%.
|
|
|
