Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
5.5. Исследование частотных характеристик вольтметров переменного тока
Используя осциллограф в качестве индикатора формы сигнала и измерителя пикового значения напряжения, исследуйте зависимость показаний электромагнитного и электродинамического вольтметров от частоты исследуемого сигнала в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц (тип образцового электронного вольтметра выберите по таблице 5.1). Для этого.
1. Установите на выходе генератора сигналов гармонический сигнал с частотой 20 Гц.
2. Отрегулируйте напряжение сигнала на выходе генератора так, чтобы показания электродинамического вольтметра соответствовали заданию таблицы 5.1.
3. Снимите показания вольтметров, запишите в отчет показания вольтметров и частоту исследуемого сигнала.
4. Выполните измерения в соответствии с п.п. 2-3, оставляя неизменной амплитуду и форму выходного сигнала генератора, последовательно устанавливая частоту сигнала, равной (0,02; 1 ; 3 ; 5 ; 10 ; 20) кГц.
При выполнении задания тщательно следите за показаниями осциллографа (показание индикатора пикового значения измеряемого сигнала должно оставаться неизменным). В случае изменения пикового значения восстановите его регулятором выходного напряжения генератора сигналов.
Таблица 5.1
Выбор типа электронного вольтметра, частоты и напряжения
к заданию 1, 2
В таблице 5.1 приняты сокращения: форма сигнала «Син» – синусоидальная; «Пил» – пилообразная; «Тре» – треугольная; «Пря» — прямоугольная. Коэффициенты: амплитуды Ка; формы Кф; усреднения Ку.
Приняв показания электронного вольтметра Uэв (заданного в таблице 5.1) за действительное значение напряжения, оцените абсолютную с и относительную δс систематические погрешности показаний электромагнитного Uэм и электродинамического Uэд вольтметров. Следовательно, абсолютная систематическая погрешность равна: с(эм)= Uэм Uэв ; с(эд) = Uэд Uэв, а относительная систематическая погрешность . Обратите внимание, что систематическая погрешность может быть отрицательной и этот знак нельзя игнорировать, он несет важную информацию для внесения поправок.
Результаты эксперимента и обработки поместить в таблицу 5.2.
Построить графики зависимости показаний вольтметров и погрешностей от частоты с учетом знака погрешностей.
Для электромагнитного вольтметра:
с(эм)1= Uэм1 Uэв1=2,1-1,9=0,2В.
….
с(эм)6= Uэм6 Uэв6=0,75-1,9=-1,15В.
Таблица 5.2
Результаты определения частотных характеристик вольтметров
5.6 Измерение параметров напряжения сигнала произвольной формы
Измерить параметры напряжения сигнала произвольной формы:
•Среднеквадратическое значение;
•Средневыпрямленное значение;
Пиковое значение.
Измерение каждого из параметров напряжения сигнала произвольной формы возможно только вольтметром с адекватным преобразователем.
При выполнении этого задания, используйте три электронных вольтметра с различными преобразователями: среднеквадратического, средневыпрямленного и пикового значений.
1. Установите на выходе генератора гармоническую форму сигнала с частотой, заданной в таблице 5.1.
2. Установите заданное значение напряжения выходного сигнала генератора в соответствии с таблицей 5.1. по электронному пиковому вольтметру. Зарисуйте осциллограмму исследуемого сигнала.
Рис. 1 осциллограмма синусоидального сигнала
Рис. 2 осциллограмма пикового сигнала
Таблица 5.3
Результаты измерений пикового Um , средневыпрямленного Uср.в и среднеквадратического U значений напряжения для сигналов синусоидальной, треугольной, пилообразной и прямоугольной форм.
Рисунок — графики зависимости показаний вольтметров различных систем от частоты измеряемого напряжения
5.7. Измерение значения коэффициентов амплитуды, формы и усреднения сигналов различной формы
Измерение значений коэффициентов амплитуды Ка, формы Кф, усреднения Ку можно осуществить косвенным путем согласно выражениям:
Ка=Um/U; Kф=U/Uср.в; Kу= Um/Uср.в;
Где Um – пиковое значение, U – среднеквадратическое, Uср.в – средневыпрямленное значения напряжений.
Таблица 5.4
Результаты измерения параметров Ка,, Кф , Ку сигналов различной формы
Для синусоидальной:
Kу= Um/Uср.в=2,5/2,8=0,89;
Абсолютная погрешность:
ΔКy=√((□(24&d U_m/(Uср.в))/(dU_m ))^2∙∆_(U_m ) ̅^2+((d U_m/(Uср.в))/(dUср.в))^2∙∆_(Uср.в) ̅^2 )=√((1/(Uср.в))^2∙∆_(U_m ) ̅^2+(-U_m/〖Uср.в〗^2 )^2∙∆_(Uср.в) ̅^2 )=√((1/2,8)^2∙〖0,045〗^2+(-2,5/〖2,8〗^2 )^2∙〖0,075〗^2 )=0,029
Относительная погрешность:
δКy=ΔКy/Кy*100%=(0,029)/(0,89)*100=3,26%
Для пилообразной
Kу= Um/Uср.в=2,5/2,3=1,09;
Абсолютная погрешность:
ΔКy=√((□(24&d U_m/(Uср.в))/(dU_m ))^2∙∆_(U_m ) ̅^2+((d U_m/(Uср.в))/(dUср.в))^2∙∆_(Uср.в) ̅^2 )=√((1/(Uср.в))^2∙∆_(U_m ) ̅^2+(-U_m/〖Uср.в〗^2 )^2∙∆_(Uср.в) ̅^2 )=√((1/2,3)^2∙〖0,045〗^2+(-2,5/〖2,3〗^2 )^2∙〖0,075〗^2 )=0,04
Относительная погрешность:
δКy=ΔКy/Кy*100%=(0,04)/(1,09)*100=3,67%
Вывод:
В результате выполненной работы изучены методы измерения параметров переменных напряжений и токов, принцип действия, устройство и метрологические характеристики электронных вольтметров , особенности измерения напряжения электронными вольтметрами переменного тока.
Получены умения обрабатывать и оформлять результаты измерений, выполненных с помощью электронных вольтметров.
Показание вольтметра средневыпрямленного значения больше, чем у остальных вольтметров для прямоугольной формы сигнала. Свои соображения отразите в выводе по работе. Т.к средневыпрямленное значение напряжения – среднее значение модуля напряжения сигнала за период T, что будет больше, чем, например для вольтметра среднеквадратического значения.
О сайте
Ссылка на первоисточник:
=HYPERLINK("http://iaaras.ru/")
Поделитесь в соцсетях: