АНАЛОГОВІ ВОЛЬТМЕТРИ
Мета роботи - вивчення аналогових вольтметрів, придбання практичних навичок у перевірці аналогових вольтметрів і обробці результатів вимірювань.
ЗАВДАННЯ ДО ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ТА РОЗРАХУНКОВОЇ ЧАСТИНАМ
- Вивчити принцип дії універсального аналогового вольтметра В7-26.
- Провести перевірку вольтметра при вимірюванні синусоїдальної і постійної напруг.
- Зробити вимірювання вхідної ємності Свх і активної складової вхідного опору Rвх.
- Виконати обробку результатів вимірювання, та побудувати відповідні графіки.
ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ УСТАНОВКИ
У вимірювальній установці лабораторної роботи використовуються таки прилади:
вольтметр В7-26 (Vx), що перевіряється;
зразковий вольтметр Ф5053 (Vo) змінної напруги;
магнітоелектричний прилад М-105, який використовується при вимірюванні постійної напруги як зразковий;
генератор сигналів Г3-33;
джерело постійної напруги ТЕС-88;
куметр Е9-5А.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Перевірка шкали універсального вольтметра В7-26 при вимірюванні синусоїдальної напруги.
|
|
а) Зібрати схему перевірки вольтметра В7-26 по мал. 5.1 і відкалібрувати прилади.
Малюнок 5.1 - Схема перевірки шкал вольтметра змінної напруги
б) Змінюючи вихідну напругу генератора на фіксованій частоті встановити значення, яке відповідає цифровим позначкам шкали «3В» вольтметра В7-26 (fг = 20 кГц, Uвих =3 В, Rвих = 600 Ом).
Виміри роблять двічі - при зростаючій та зменшуваній напрузі, не переходячи наступну поділку шкали«3В» вольтметраВ7-26. Результати вимірювання занести до таблиці 5.1.
Виміри робити не менш 3-х разів. U – зростаюча напруга;U – напруга, яка зменшується.
Таблиця 5.1
V x,В | V0,В | результати обробки | |||||||||||||||||
1 | 2 | 3 |
| dабс, В | dвідн,% | g | |||||||||||||
| U | U | U | U | U | U |
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
в) По отриманим результатам і за даними формул знайти середньоарифметичні значення зразкового вольтметра:
; (5.1)
; (5.2)
г) По результатам вимірювання обчислити:
абсолютну похибку : ;
відносну похибку : ;
клас точності приладу : .
д) Побудувати графіки залежностей абсолютної похибки dабс і відносної похибок та поправочну криву для шкали “3В”, яка перевіряється. Проаналізувати отримані результати.
2. Перевірка шкали вольтметра при вимірюванні постійної напруги.
Малюнок 5.2 - Схема перевірки шкали вольтметра В7-26 для постійної напруги
а) Зібрати схему перевірки вольтметра В7-26 в режимі вимірювання постійної напруги (мал. 5.2) і відкалібрувати прилади.
|
|
б) Змінюючи вихідну напругу джерела постійної напруги (ДПН) встановлювати значення, що відповідають цифровим позначкам шкали «3В» приладу, який перевіряється.
Вимірювання роблять двічі - при зростаючий та напрузі (0¸3В), яка зменшується, не переходячи наступну поділку шкали.
Результати вимірювання занести в таблицю 5.2.
Таблиця 5.2
V x,В | V0,В | результати обробки | |||||||||||||||||||
1 | 2 | 3 | Vx, В | V0, В | dабс,В | dвідн,% | g | ||||||||||||||
| U | U | U | U | U | U |
|
|
|
|
| ||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||
Вимірювання робити не менше 3-х разів.
Обробку результатів виконати по пунктах розділу 5.3 в, г, д.
За результатами двох дослідів зробити висновки про точність приладу, який перевіряється.
3. Визначення вхідної ємності Свх і активної складові вхідного опору Rвх досліджуваного аналогового вольтметра.
Вимірювання параметрів вхідного кола універсального аналогового вольтметра провадиться за допомогою куметра Е9-5А.
Вхідна ємність вольтметра визначається за формулою:
Свх = С0 - Ск, (5.3)
де С0 - ємність ноніусного еталонного внутрішнього конденсатора куметра, що відповідає настройці контура куметра на заданій частоті; Ск - ємність еталонного конденсатора куметра, що відповідає настройці еквівалентного контура із підключеним вольтметром і настроєним еквівалентним контуром у резонанс на тій же заданій частоті.
Активна складового вхідного опору вольтметра обчислюється по формулі
, (5.4)
де f – задана частота, на якій виконуються вимірювання; Qн - добротність еквівалентного контуру з увімкненим вольтметром; Q0 - добротність контуру куметра на частоті f.
Еквівалентна схема куметра з приєднаним до нього вольтметром показана на мал. 5.3.
Малюнок 5.3 - Еквівалентна схема виміру Свх і Rвх
Свх, Rвх - параметри вхідного кола досліджуваного вольтметра;
С0, R0, L0 - параметри контура куметра, настроєного в резонанс на частоті w = w0.
Виміри виконують таким чином. Контур куметра Е9-5А, який складається з еталонної котушки №2 (L=0,2 Н, f = 25 - 50 МНz) і еталонного конденсатора змінної ємності (ручка на переднії панелі «Ємність, рF») настроюємо на f = 35 МГц у резонанс. Значення ємності записується. Потім підключається виносна головка вольтметра до клем Сх куметра і знову настроюємо контур у резонанс.
Визначаємо зміну ємності DСк по формулі
DСк = Свх = С0 – Ск . (5.5)
Виміри виконують 7 - 10 разів, а похибки виміру Свхвизначаються по правилах оцінки випадкових похибок прямих рівноточних вимірів при малому числі спостережень (див. додаток 1).
Для визначення активної складової вхідного опору Rвх вольтметра
В7-26, одночасно з виміром Свх виконується вимірювання добротності Q0 і Qн. Кількість вимірів і обробка результатів виконується як і при вимірі вхідної ємності Свх вольтметра В7-26.
Виведення формул 5.3, 5.4 показані у додатку 2.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Поясніть принцип роботи аналогових вольтметрів.
2. Від чого залежать похибки вимірів напруги?
3. Як визначаються абсолютна і відносна похибки?
4. Як установлюється клас точності приладів?
5. На якій підставі вибирається зразковий вольтметр?
6. Що таке чутливість приладу?
7. Поясніть схему і принцип дії пікового детектора з закритим
(відкритим) входом.
8. Які ви знаєте схеми атенюаторів вольтметрів? Їх переваги і недоліки.
9. Які головні вимоги до підсилювачів вольтметрів?
10. Поясніть призначення калібратора вольтметра.
|
|