Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет
Отчет по лабораторной работе № 2
Электронные аналоговые вольтметры
Выполнили: Балканов К.М.
Захаров Д.В.
Тимофеев Ю.В.
Санкт-Петербург 2004 г
Цель работы:
Ознакомление с основными свойствами и применение электронных аналоговых вольтметров.
Задание:
1. Определить основную погрешность вольтметра переменного тока на заданном диапазоне измерений в 6-10 числовых отметках шкалы при частоте входного напряжения 1000 Гц.
2. Определить амплитудно-частотную характеристику (АХЧ) вольтметра как отношение показания испытуемого вольтметра к показаниям образцового вольтметра для точки шкалы 0,8 от верхнего предела измерений. Построить график зависимости указанного отношения от частоты.
3. Измерить входное сопротивление и входную емкость вольтметра.
4. Измерить напряжение на входе резистивного делителя по указанным преподавателям электронным и выпрямительным вольтметрами. Объяснить расхождение показаний приборов друг относительно друга и с расчетным значением.
Схемы эксперимента:
. . PV1 PV2
G- источник напряжения- генератор синусоидального напряжения
PV1- образцовый прибор
PV2- испытуемый прибор
. R
Таблицы результатов измерений и расчетов:
| № |
Показания поверяемого прибора x |
Показания образцового средства измерения |
Абсолютная погрешность |
Относительная погрешность d |
Приведенная погрешность γ |
Вариация b |
||
| При увеличении X0
|
При уменьшении Х0
|
При увеличении ∆X ув
|
При уменьшении ∆X ум
|
% |
% |
% |
||
| 1 |
2V |
1 |
1,01 |
1,08 |
-0,01 |
-0,08 |
1 |
0,2 |
| 2 |
4 |
2 |
2,13 |
2,01 |
-0,13 |
-0,01 |
6,5 |
2,6 |
| 3 |
6 |
3 |
3,18 |
3,12 |
-0,18 |
-0,12 |
6 |
3,6 |
| 4 |
8 |
4 |
3,98 |
3,87 |
0,02 |
0,13 |
0,5 |
0,4 |
| 5 |
10 |
5 |
5,01 |
4,99 |
-0,01 |
0,01 |
0,2 |
0,2 |
Абсолютная погрешность
:
При
увеличении:
∆Хув
=Х-Х0ув
где Х- показание поверяемого прибора, Х0ув
- показание образцового средства измерения при увеличении показаний.
При уменьшении:
∆Хум
=Х-Х0ум
где Х0ум
- показание образцового средства измерения при уменьшении показаний.
Относительная погрешность:
(в процентах) δ=100∆Х/Х
Приведенная погрешность:
(в процентах) γ=100∆Х/ХN
где ХN
- нормирующее значение которое принимается равным:
а) верхнему пределу измерений, если нижний предел равен нулю либо нуль находится вне диапазона измерений
в) сумме модулей пределов измерений, если нуль находится внутри диапазона измерений
Относительную и приведенную погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности.
Вариация показаний:
(в процентах) B=100(½X0 ув- Х0 ум½)/ ХN
АЧХ:
| № |
Частота, Гц |
Показания приборов, В |
U/U0 |
|
| U |
U0 |
|||
| 1 |
500 |
3 |
3,26 |
0,920 |
| 2 |
600 |
3 |
3,26 |
0,920 |
| 3 |
700 |
3 |
3,27 |
0,917 |
| 4 |
800 |
3 |
3,27 |
0,917 |
| 5 |
900 |
3 |
3,27 |
0,917 |
| 6 |
1000 |
3 |
3,27 |
0,917 |
Определение входного сопротивления и емкости вольтметра:
1. Е=U1=3V, R=0, f=200 Гц
2. U2=2,75V, R=510 кОм, f=200 Гц
3. U3=3V, R=0, f=20 000 Гц
4. U4=2,85, R=15,6 кОм, f=20 000 Гц
На низких частотах 1/wСвх>>Rвх, поэтому влиянием сопротивления входной емкости можно пренебречь.
Тогда: U2=Erвх/(R1+Rвх), откуда непосредственно может быть найдено Rвх
U2R1+U2Rвх=Erвх
ERвх-U2Rвх=U2R1
U2=0.9E
ERвх-0.9ERвх=0.9ER1
Rвх-0.9Rвх=0.9R1
0.1Rвх=0.9R1
Rвх=0.9R1/0.1
R
вх=0.9*0.51/0.1=4.55 МОм
Для определения Свх необходимо преобразовать комплексное выражение: U=ERвх/(R+Rвх+jwCвхRвхR) в выражение, представляющее собой модуль напряжения U, и подставить в него f2, R=R2, E и U=U3
______________________
|U|=ERвх/√(R+Rвх)**2+(ώCвхRвхR)
С
вх
=
35
.
77
пФ
Вывод: погрешность аналогового вольтметра в пределах допуска, следовательно его можно использовать для измерения наблюдаемых величин.