Лабораторная работа: Электронные аналоговые вольтметры
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 X0ув | При уменьшении Х0ум | При увеличении ∆Xув | 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.