Результаты расчета занести в таблицу 3.2
Таблица 3.2
№ по
списку
|
Непрерывная развертка
|
Ждущая развертка
|
Синусоидальный сигнал
|
Прямоугольный сигнал
|
Прямоугольный
сигнал
|
fc,
кГц
|
fp,
кГц
|
Tp,
мкс
|
р,
мкс
|
Кол-
во
пер.
на
экране
осц.
|
fc,
кГц
|
fp,
кГц
|
Tp,
мкс
|
р,
мкс
|
Кол-
во
пер.
на
экране
осц.
|
fc,
кГц
|
fp,
кГц
|
Tp,
мкс
|
р,
мкс
|
tз
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
3
|
Содержание отчета.
Отчёт должен содержать
Название работы.
Цель работы.
Таблицы результатов расчета.
Вид осциллограмм напряжений развертки и сигнала.
Ответы на контрольные вопросы.
-
Контрольные вопросы.
Когда используется непрерывная развертка?
Когда используется ждущая развертка?
Как получить на экране осциллографа неподвижное изображение сигнала?
-
Список литературы.
Хромой Б.П., Моисеев Ю.Г. Электрорадиоизмерения. М.:Радио и связь, 1985г.
Электрорадиоизмерения. Под редакцией А.С. Сигова, М., ФОРУМ – ИНФРА – М, 2004 – 383 с.
Лабораторная работа № 1
Изучение работы аналоговых вольтметров с помощью ПК и АЦП Handyprobe HP2.
Цель работы.
Изучить функциональную схему.
Знать технические характеристики.
Знать назначение органов управления.
Научиться пользоваться и приобрести навыки в работе с вольтметром.
-
Пояснения к работе.
Краткие теоретические сведения.
Для приборов, измеряющих напряжение переменного тока, характерны три варианта структурной схемы, что зависит от типа преобразователя (рис.2.1, а – в). Принцип действия вольтметра, построенного по схеме на рис.1,а, заключается в преобразовании напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, которое измеряется стрелочным электроизмерительным прибором. Такие приборы пригодны лишь для измерения напряжения значительной амплитуды (их используют для контроля напряжения в низкочастотных и высокочастотных измерительных генераторах, модуляторах мощных генераторов и т.п.), так как для измерения малых напряжений они недостаточно чувствительны. Поэтому в подобных случаях применяют вольтметры, у которых после преобразователя (рис.2.1,б) либо до него (рис.2.1,в) дополнительно включен усилитель.
Входной блок
Преобразователь
Электроизмерительный
прибор
Вход
а)
Входной
блок
Преобразователь
Усилитель
постоянного
тока
Магнитоэлектрический
измерительный
прибор
Вход
б)
Входной
блок
Усилитель
переменного
напряжения
Преобразователь
Магнитоэлектрический
измерительный
прибор
Вход
в)
Входной блок
Преобразователь
Усилитель
постоянного
тока
Магнитоэлектрический
измерительный
прибор
Вход
  
Входной блок
г)
Рис.2.1
Сравнивая структурные схемы на рис2.1,б и в, можно ее до изучения конкретных схемных решений установить ряд свойств приборов, оценить их достоинства и недостатки. Вольтметры, построенные по первой схеме, отличаются очень широким диапазоном частот: они позволяют измерять напряжения высоких частот вплоть до 1 ГГц. Приборы же, выполненные по второй схеме, имеют более узкую полосу, ограниченную полосой пропускания усилителя напряжения переменного тока (как правило, до 10…50 МГц). Зато схема, показанная на рис.2.1,в, позволяет получить более высокую чувствительность, чем предыдущая, поскольку усилитель включен перед преобразователем. Такие схемы используют в милли- и микровольтметрах. Причем основным фактором, ограничивающим нижний предел измеряемого напряжения, являются собственные шумы усилителя. Следует отметить, что в схеме с предварительным усилителем возможны искажения формы напряжения (нелинейные искажения), которые практически отсутствуют в схеме, начинающейся с преобразователя.
Входной
блок
Усилитель
постоянного
тока
Магнитоэлектрический
прибор
Вход
 
Рис.2.2
При сопоставлении схем, изображенных на рис.2.1, б и рис.2.2, видно, что их можно сочетать в одном приборе. Такой универсальный вольтметр (рис.2.1,г) служит для измерения напряжений как переменного, так и постоянного тока.
Следует отметить, что стрелочные электронные вольтметры характеризуются сравнительно невысокой точностью (по отношению к цифровым вольтметрам): у лучших типов приборов приведенная погрешность 1…2,5 %. Однако при решении многих практических задач такой точности вполне достаточно.
2.2 Перечень используемого оборудования.
2.2.1 Вольтметр GDM8145.
2.2.2 Генератор измерительный GAG - 810.
2.2.3 Персональный компьютер и аналого – цифровой преобразователь Handyprobe HP2.
-
Задание.
Изучить функциональную схему вольтметра В3-38А.
Изучить и знать назначение органов управления вольтметра.
Определить зависимости показаний вольтметра от частоты измеряемого напряжения.
Проверить правильность градуировки шкал вольтметра В3-38А.
По результатам измерений и вычислений сделать выводы о качестве параметров вольтметра.
4 Схема проведения опыта.
ПК с АЦП
Измерительный
генератор
Проверяемый
электронный
вольтметр
 
Рис. 4.1 Схема проверки правильности градуировки вольтметра.
Измерительный
генератор
Электронный
вольтметр
Рис. 4.2 Схема определения зависимости вольтметра от частоты измеряемого напряжения.
Работа в лаборатории.
-
Подготовка прибора к работе.
Проверить заземление прибора.
Проверить механический пульт прибора и при необходимости скорректировать нулевое показание стрелки.
Переключатель пределов измерений установить в положение 300В.
Включить прибор в сеть.
После этого прибор готов для проведения измерений.
5.2Определить зависимость показаний вольтметра от частоты измеряемого напряжения.
В нормальной области частот приведенная погрешность прибора не превышает максимальной допустимой основной приведенной погрешности. В расширенной области частот дополнительная погрешность прибора не должна превышать основной приведенной погрешности. Ширина диапазона частот измеренных напряжений определяется системой вольтметра.
Соберите схему 4.2.
В соответствии с указанным вариантом произведите измерения.
В таблице 5.2.1 приведены измерительные частоты пределы шкалы вольтметра и исходное напряжение при частоте 45Гц
Настройте генератор на частоту 45Гц и изменяя напряжение на выходе генератора, установите стрелку вольтметра В3-38А на указанную в таблице 5.2.1 величину U45.
Таблица 5.2.1.
№ Ва-
рианта
|
Предел
шкалы,
В
|
f, кГц
|
0,02
|
0,045
|
0,2
|
1
|
2
|
5
|
10
|
20
|
100
|
200
|
1
|
1
|
|
|
0,5В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
3
|
|
|
1,5В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
3
|
|
|
2,5В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
10
|
|
|
4В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
10
|
|
|
5В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измените частоту генератора (см. табл.5.2.1) и запишите показания вольтметра.
Заданные, измеренные и рассчитанные величины заносите в табл.5.2.2
Таблица 5.2.2
№ Ва-
рианта
|
f, кГц
|
0,02
|
0,045
|
0,2
|
1
|
2
|
5
|
10
|
20
|
100
|
200
|
|
U,В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ΔU,В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,%
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитайте абсолютные и относительные погрешности в сравнении с напряжением, установленным при частоте 45Гц по формулам:
U
 ΔU= Uf–U45 = 100%
U45
5.2.8 Постройте график U(f)=f(f)
5.3 Проверка правильности градуировки шкал вольтметра.
5.3.1 Правильность градуировки шкалы электронного вольтметра оценивается посредством сравнения приведенной относительной погрешности, подсчитанной по результатам измерений, с погрешностью электронного вольтметра по его технической характеристике.
Соберите схему (рис.4.1)
В данной лабораторной работе как образцовый вольтметр используйте ПК с АЦП Handyprobe HP2. Подключить к выходу генератора АЦП. Запуск рабочей программы Handyprobe HP2 осуществляется из меню «Программы», кнопки «Пуск». Получить на экране монитора стартовое меню (рис. 5.1)
Рис 5.1
Запуск главного окна цифрового вольтметра осуществляется путём нажатия кнопки “VOLT”(рис.5.2)
Рис 5.2
В таблице 5.2.1 приведены измерительные частоты, пределы шкалы вольтметра и исходное напряжение.
Настройте генератор на частоту, указанную в таблице 5.2.1, изменяя напряжение на выходе генератора согласно варианту, установить напряжение на проверяемом вольтметре В3-38А и записать показание образцового вольтметра U(0).
Рассчитайте абсолютные погрешности по формуле:
U = Un – U0
где U(n)-показания проверяемого вольтметра, В,
U(0)-показания образцового вольтметра, В.
Рассчитайте приведенную погрешность , проверяемого прибора по формуле:
Umax
 = 100%
Uпред
где Umax – наибольшая абсолютная погрешность, полученная при проверке, В
Uпред - конечное значение установленного предела измерения, В.
Таблица 5.3.1.
№
Ва-
рианта
|
F,
кГц
|
Предел
Измерения
10мВ
|
Предел
Измерения
100мВ
|
1В
|
3В
|
10В
|
1
|
1
|
1,5
|
5
|
9
|
10
|
50
|
90
|
0,2
|
0,6
|
0,8
|
1
|
2
|
3
|
2
|
6
|
9
|
2
|
10
|
2
|
6
|
8
|
24
|
54
|
94
|
0,1
|
0,5
|
0,9
|
1,2
|
2,5
|
2,8
|
1,4
|
5,4
|
9,4
|
3
|
15
|
2,4
|
5,4
|
9,4
|
20
|
60
|
80
|
0,24
|
0,54
|
0,94
|
0,8
|
1,6
|
2,6
|
1,8
|
5,2
|
8,8
|
4
|
50
|
1,4
|
5,6
|
9,4
|
30
|
60
|
90
|
0,3
|
0,6
|
0,9
|
0,9
|
1,8
|
2,8
|
2,4
|
5,8
|
8,6
|
5
|
100
|
3
|
6
|
9
|
14
|
56
|
84
|
0,36
|
0,64
|
0,85
|
0,85
|
2
|
2,9
|
2
|
5
|
8
|
Таблица 5.3.2
№ Варианта
|
f, кГц
|
Предел
измерения
10мВ
|
100мВ
|
1В
|
2В
|
3В
|
1.
|
U(п), В
|
|
|
|
|
|
2.
|
U(0), В
|
|
|
|
|
|
3.
|
U, В
|
|
|
|
|
|
4.
|
по %
|
|
|
|
|
|
5.
|
% по Ту
|
|
|
|
|
|
Заданные, измеренные и рассчитанные величины занести в таблицу.
Содержание отчета.
Отчёт должен содержать
Название работы
Цель работы.
Задание.
Схема измерения.
Перечень оборудования.
Таблицы измерений и расчётов.
Графики.
Вывод по работе.
Ответы на контрольные вопросы.
-
Контрольные вопросы.
Каковы достоинства электронных вольтметров?
Область применения электронных вольтметров?
По каким основным схемам строятся электронные вольтметры?
Какие требования предъявляются к усилителю переменного тока электронного вольтметра?
Дать краткую характеристику АЦП Handyprobe HP2.
8. Список литературы.
Хромой Б.П., Моисеев Ю.Г. Электрорадиоизмерения М.: Радио и связь. 1985.
Электрорадиоизмерения. Под редакцией А.С. Сигова, М., ФОРУМ – ИНФРА – М, 2004 – 383 с.
Технические описания и инструкции по эксплуатации приборов, используемых в работе.
Лабораторная работа № 2
Изучение генератора низкой частоты с помощью ПК и АЦП Handyprobe HP2.
Цель работы.
Изучить функциональную схему генератора.
Знать технические характеристики.
Знать назначение органов управления.
Научиться пользоваться и приобрести навыки в работе с генератором типа RC.
-
Пояснения к работе.
Краткие теоретические сведения.
 
R1
C1
  
Усилитель
Усилитель
   
C2
R2
Рис. 2.1 Структурная схема RC – генератора.
Задающий генератор типа RC представляет собой двухкаскадный усилитель на резисторах с положительной обратной связью. Она осуществляется с помощью делителя, плечи которого образованы: одно – последовательным соединением конденсатора С1 с сопротивлением R1, второе – параллельным соединением конденсатора С2 с сопротивлением R2 (R1=R2 и C1=C2). Можно показать, что при такой схеме условие фаз, соблюдение которого необходимо для самовозбуждения генератора, выполняется только для одной частоты
1
F = ,где
2 RC
R=R1=R2 и C=C1=C2. Изменением сопротивления изменяют диапазон генерируемых частот (ступенчатая регулировка), а изменяя емкость, получают плавное изменение частоты в поддиапазоне.
Усилитель обычно является многокаскадным, один из каскадов которого фазоинвертор, превращающий выходное напряжение задающего генератора в двухтактное, представляющее собой на выходе каскада два одинаковых по амплитуде и обратных по фазе напряжения. Для повышения качественных показателей генератора в усилителе применена отрицательная обратная связь.
Измеритель выхода представляет собой электронный вольтметр, который может быть выполнен по различным схемам со стрелочным магнитоэлектрическим индикатором. Его шкалы могут быть проградуированы в вольтах или в децибелах.
Uвых
Pвых = 20lg
0,775В
Аттенюатор – резисторный делитель напряжения, выполняет две функции:
а) согласование сопротивления нагрузки Rн и выходного сопротивления генератора Rвых зг.
б) ступенчатая регулировка выходного напряжения.
2 .2 Перечень используемого оборудования.
2.2.1 Исследуемый генератор GAG-810.
Персональный компьютер и АЦП Handyprobe HP2.
-
Задание.
Изучить функциональную схему генератора GAG-810.
Изучить и знать назначение органов управления генератора.
Проверить с помощью ПК и АЦП правильность установки частоты генератора.
Проверить с помощью ПК и АЦП правильность установки напряжения (уровня) на выходе генератора.
По пунктам 3.2, 3.3, результаты измерений и вычислений занести в соответствующие таблицы.
По результатам измерений и вычислений сделать выводы о качестве параметров исследуемого генератора.
Схема проведения опыта.
GAG-810
ПК и АЦП
Рис.4.1 Структурная схема проверки градуировки шкалы частот.
GAG-810
ПК и АЦП
Рис.4.2 Структурная схема проверки правильности установки напряжений.
-
Работа в лаборатории.
-
Подготовка прибора к работе.
Проверить заземление прибора.
Включить прибор тумблером «Сеть», при этом должна загореться красная лампочка.
Дать прибору нагреться в течение 15 минут, после чего можно приступать к измерениям.
Установить с помощью переключателя «Множитель» и ручки «Частота» требуемую частоту.
-
Проверка градуировки шкалы частот.
Подключить к выходу генератора АЦП. Запуск рабочей программы Handyprobe осуществляется из меню «Программы», кнопки «Пуск». Получить на экране монитора стартовое меню (рис.5.1)
Рис 5.1
Для измерения частоты произвести запуск главного окна осциллографа с помощью кнопки «Scope». Измерить частоту с помощью больших курсоров, вызываемых из главного рабочего окна «Осциллоскоп» (рис. 5.2) в соответствии с заданным вариантом и результаты занести в таблицу 5.2.1
Рис. 5.2
Табл.5.2.1
№ Варианта
|
fуст, кГц
|
|
|
fд, кГц
|
|
|
f, кГц
|
|
|
, %
|
|
Величина абсолютной погрешности определяется по формуле:
∆f = fуст - f д , кГц
Величина относительной погрешности определяется по формуле:
=   100%
-
Проверка правильности установки напряжений.
Подключить на выход генератора АЦП. Запуск главного окна цифрового вольтметра осуществляется путём нажатия кнопки “VOLT”(рис.5.3)
Рис 5.3
В соответствии с указанным вариантом установить частоту и изменяя с помощью ручки «Рег.вых» напряжение вольтметра генератора, как указано в табл.5.3.1, снять показания с вольтметра, включенного на выход генератора.
Таблица 5.3.1
№ Варианта
|
Частота на
генераторе,
Гц
|
Величина напряжения,
устанавливаемая на вольтметре генератора (уст.)
|
1;4;7;10
|
1000
|
0,005
|
0,015
|
0,15
|
0,4
|
1,2
|
4,5
|
7
|
2;5;8;11
|
5000
|
0,008
|
0,2
|
0,25
|
0,8
|
2,5
|
5,5
|
8
|
3;6;9;12
|
10000
|
0,01
|
0,03
|
0,3
|
1,0
|
2,8
|
6,5
|
9
|
Показания вольтметра, а также рассчитанные значения абсолютной и относительной погрешности записать в таблицу 5.3.2.
Величины ΔU; рассчитываются, как в предыдущем случае.
Таблица 5.3.2
№ Варианта
|
Частота
|
Uуст, В
|
|
|
|
Uг, В
|
|
|
|
U, В
|
|
|
|
, %
|
|
6.Содержание отчета.
|
