Напряжение измеряется прибором. Аналоговые электронные вольтметры постоянного тока. Измерение шумового напряжения

Приборы для измерения переменного тока могут быть различными.

Для измерения тока промышленной частоты (50 – 100 Гц) используют в основном приборы непосредственной оценки на основе электромагнитной и электродинамической систем, а также термоэлектрической систем.

В маломощных цепях высоких частот ток измеряется выпрямительными, термоэлектрическими, электронными цифровыми и аналоговыми вольтметрами на резисторе с известным сопротивлением. Амперметр должен иметь минимальные значения входного сопротивления, индуктивностей и емкостей.

Приборы электромагнитной системы. Принцип действия этих приборов основан на явлении втягивания стальной пластины, соединенной со стрелкой, магнитным полем катушки. Отклонение подвижной части измерительного механизма зависит от квадрата измеряемого тока и может быть использовано для измерения как постоянного, так и переменного тока с частотой не выше 5 кГц. Подбором формы сердечника удается получить практически равномерную шкалу. Амперметры магнитоэлектрической системы выпускаются в качестве щитовых приборов классов точности 0,5, 1,0, 2,5 на частотах до 1500 Гц, и 0,5, 1,0 – до 2400 Гц. Для расширения пределов измерения тока электромагнитным амперметром применяются не шунты, а секционные катушки или трансформаторы. Достоинства – простота конструкции, дешевизна и надежность. Недостатки – малая точность и чувствительность. Электромагнитные амперметры применяют для непосредственного измерения токов до 200 А, катушка измерительного механизма включается последовательно в цепь измеряемого тока. Предел измерения определяется числом витков катушки. Чем выше предел, тем меньше витков из более толстого провода.

Электродинамические приборы. Принцип действия основан на взаимодействии двух магнитных потоков, создаваемых токами, протекающими по двум катушкам, одна из которых подвижна. В результате взаимодействия магнитных полей катушек и противодействующих пружин, подвижная катушка поворачивается на некоторый угол, пропорциональный токам в катушках. Измеряется этими приборами действующее (среднеквадратическое) значение тока. Схемы включения обмоток катушек различны. При последовательном включении измеряются малые токи (менее 0,5 А), шкала прибора квадратична. При параллельном включении обмоток измеряются большие токи, шкала тоже квадратичная. Электродинамические амперметры выпускаются различных классов точности до 0,1. Применяются в основном на промышленных частотах. Для расширения пределов применяют переключение катушек измерительного механизма с последовательного на параллельное и трансформаторы тока.

Выпрямительные приборы.

Они широко применяются для измерения тока в звуковом диапазоне частот. Принцип действия основан на выпрямительных свойствах диода. Постоянная составляющая выпрямленного диодом тока измеряется прибором магнитоэлектрической системы. Обычно используются выпрямители однополупериодные и двухполупериодные. Выпрямительные приборы измеряют среднее значение переменного тока, а не среднеквадратическое. Шкалу прибора градуируют в среднеквадратических значениях, поэтому показания пересчитывают через коэффициент формы. Выпрямительные приборы для измерения токов широко применяют как составные элементы комбинированных приборов:тестеров, авометров, используемых для измерения токов, напряжений, сопротивлений. При использовании соответствующих диодов выпрямительные приборы могут применяться в диапазоне СВЧ. Германиевые и кремниевые диоды обеспечивают частотный диапазон до 100 МГц. Основные достоинства выпрямительных приборов – высокая чувствительность, малое собственное потребление и возможность измерения в широком диапазоне частот. Недостаток – невысокая точность. Основные источники погрешностей – изменение параметров диодов со временем. Класс точности выпрямительных приборов 1,5 и 2,5, пределы измерений по току от 2 мА до 600 А, по напряжению от 0,3 до 600 В.

Термоэлектрические приборы.

Они используются для измерения токов высокой частоты. Прибор состоит из термопреобразователя, термоэлемента и измерительного прибора.

Измерительный прибор И выполнен по магнитоэлектрической системе. Простейший термопреобразователь имеет подогреватель 2 и термопару 1 из двух разнородных проводников, спаянных между собой. Если через подогреватель термоэлемента пропускать измеряемый ток, то вследствие нагрева спая в цепи термопары и прибора И будет протекать термоток постоянного напряжения. Прибор измеряет действующее значение переменного тока. Шкала термоэлектрических приборов близка к квадратичной. Чувствительность зависит от материала термопары. Достоинства термоэлектрических приборов – высокая чувствительность, большой диапазон измерения токов, широкий диапазон частот, возможность измерения токов произвольной формы. Недостатки – неравномерность шкалы, которая в начальной части получается сжатой. Кроме того показания зависят от температуры. Общий частотный диапазон термоэлектрических приборов лежит в пределах от 45 Гц до 300 МГц, номинальные токи – от 1 мА до 50 А, классы точности – от 1,0 до 2,5.

Измерение напряжения

Измерение постоянного напряжения

При использовании метода непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, на котором надо измерить напряжение. Относительная погрешность измерения напряжения равна

, т.е. чем больше внутреннее сопротивление вольтметра, тем меньше погрешность измерения.

Измерение постоянного напряжения может быть выполнено любыми измерителями напряжений постоянного тока (магнитоэлектрическими, электродинамическими, электромагнитными, электростатическими, аналоговыми и цифровыми вольтметрами.) Выбор вольтметра обусловлен мощностью объекта измерений и необходимой точностью. Диапазон измеряемых напряжений лежит в пределах от долей микровольт до десятков киловольт.

Если необходимая точность может быть обеспечена приборами электромеханической группы, то следует предпочесть этот простой метод непосредственной оценки. При измерении напряжений с более высокой точностью следует использовать приборы, основанные на методе сравнения. При любом методе измерения могут быть использованы аналоговый и цифровой отсчеты.

Приборы непосредственной оценки.

Магнитоэлектрические приборы используются при проверке режимов радиосхем и используются при измерении напряжений в приборах других систем. Кроме того они используются в качестве индикаторов. Вольтметры магнитоэлектрической системы имеют равномерную шкалу, высокую точность, большую чувствительность, но низкое входное сопротивление.

Электростатические вольтметры имеют достоинство малое потребление, независимость от температуры окружающей среды, высокое входное сопротивление, а недостатки – неравномерная шкала и опасность пробоя между пластинами.

Наиболее широко для измерения постоянного напряжения применяют электронные вольтметры. Они могут быть аналоговыми и цифровыми.

Аналоговые электронные вольтметры постоянного тока.

В отличие от вольтметров электромеханической группы электронные вольтметры постоянного тока имеют высокое входное сопротивление и малое потребление тока от измерительной цепи. На рисунке М2-6 представлена структурная схема аналогового электронного вольтметра.

Рисунок М2-6. Структурная схема аналогового электронного вольтметра постоянного напряжения.

Основными элементами являются входное устройство, усилитель постоянного тока и измерительный прибор магнитоэлектрической системы. Входное устройство содержит входные зажимы, делитель напряжения, предварительный усилитель. Высокоомный делитель на резисторах служит для расширения пределов измерения. Усилитель постоянного тока служит для повышения чувствительности вольтметра и является усилителем мощности измеряемого напряжения до значения, необходимого для создания достаточного вращающего момента у измерительного прибора.

К усилителям постоянного напряжения предъявляются такие требования, как высокая линейность характеристики, постоянство коэффициента усиления. Основные технические характеристики вольтметров постоянного тока приведены в таблице М2-3.

Таблица М2-3. Основные технические характеристики вольтметров постоянного тока.

Тип, наименование прибора	Диапазон измеряемых напряжений, В	Основная погрешность измерения, %
В2–34, вольтметр постоянного тока, дифференциальный, цифровой	0,01 мВ – 1000В, поддиапазоны:
В2 – 36, вольтметр постоянного тока, цифровой
В2-38, нановольтметр цифровой постоянного тока

Измерение постоянного напряжения цифровыми приборами.

Цифровые вольтметры все шире применяются для измерения напряжений и токов. Упрощенная структурная схема цифрового вольтметра представлена на рис.М2-7.

Рисунок М2-7. Структурная схема цифрового вольтметра

Входное устройство содержит делитель напряжения. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму и представляет его цифровым кодом. Цифровое отсчетное устройство регистрирует измеряемую величину.

По типу АЦП цифровые вольтметры делятся на кодоимпульсные и времяимпульсные. Поскольку АЦП преобразует сигнал постоянного тока в цифровой код, цифровые вольтметры считают приборами постоянного напряжения. Для измерения переменного напряжения на выходе вольтметра ставится преобразователь.

По виду измеряемой величины цифровые приборы делятся на приборы:

для измерения постоянного напряжения;

для измерения переменного напряжения;

мультиметры (универсальные вольтметры для измерения напряжения, сопротивления, тока)

Цифровые вольтметры обычно имеют высокое входное сопротивление более 100 Мом, диапазоны измерений 100мВ, 1 В, 10В, 100 В, 1000В. Порог чувствительности на диапазоне 1 00 мВ может быть 10 мкВ.

Под переменным напряжением понимается периодически изменяющееся напряжение, основными параметрами его являются период (или частота как величина, обратная периоду), амплитуда U m и мгновенное значение сигнала U(t) .

Кроме амплитудного и мгновенного значений периодического сигнала часто используют:

1. Среднее значение (7.1)

2. Средневыпрямленное значение (7.2)

3. Действующее значение (7.3)

Зная форму сигнала, можно вычислить соотношения между амплитудным, действующим и средневыпрямленным значениями:

– коэффициент формы;

– коэффициент амплитуды.

Таблица 7.1

Комбинированные вольтметры отображают действующее значение измеряемой величины. Переход от мгновенного значения к действующему может быть реализован тремя способами: определение средневыпрямленного значения и умножение его на коэффициент формы; определение амплитудного значения и деление его на коэффициент амплитуды; расчет действующего значения по формуле (7.2). Соответственно, существуют три типа входных детекторов измерительных приборов переменного тока: детекторы средневыпрямленного значения, амплитудного значения, действующего (среднеквадратичного) значения.

Наиболее часто на практике используют синусоидальные сигналы, поэтому в приборах с детекторами средневыпрямленного значения и амплитудного значения производится соответственно умножение и деление на коэффициенты формы и амплитуды для синусоидального сигнала. Таким образом, при измерении сигналов формы, отличной от синусоидальной, будет возникать методическая погрешность.

2. Принцип действия вольтметров с детектором
средневыпрямленного значения

Напряжение переменного тока может быть измерено вольтметрами электромагнитной, электро- и ферродинамической или электростатической систем. Но наиболее широко в измерительной практике используются вольтметры, имеющие измерительный механизм магнитоэлектрической системы и преобразователь измеряемого параметра переменного напряжения в постоянный ток. Измерительные механизмы магнитоэлектрической системы реагируют на среднее значение тока, протекающего по рамке. Поэтому, если пропускать через рамку ток с нулевым средним значением (например, синусоиду, меандр и т.п.), то подвижная система отклоняться не будет. Для измерения переменных токов и напряжений необходимо сигнал предварительно преобразовать в постоянный ток или напряжение. Основные типы таких преобразователей приведены в .

Рис. 7.1. Выпрямительные вольтметры

В выпрямительных вольтметрах обычно применяют схемы одно- или двухполупериодного выпрямления (см. рис. 7.1).

Недостатком простейшей схемы (рис. 7.1а) является малая чувствительность, большое обратное напряжение, приложенное к диоду, и, кроме того, несимметричность нагрузки для источника сигнала в разные полуволны сигнала. В схеме на рис. 7.1б использованы два диода, что позволяет выровнять (R=R р) токи полуволн и защитить диод Д1 от пробоя. Часто используют схемы двухполупериодного выпрямления (рис. 7.1в).

Во всех этих схемах измерительный механизм реагирует на средневыпрямленный ток, т.е. отклонение стрелки пропорционально средневыпрямленному напряжению U св измеряемого сигнала

.

В большинстве же технических приложений необходимо знать действующее (среднеквадратическое) значение U . Конечно, если измерено U св, то U можно найти, используя коэффициент формы. Например, для синусоидального сигнала U= 1,11×U св. Для удобства применения прибора это домножение на коэффициент 1,11 производится при градуировке:

;

;

.

В результате таким вольтметром удобно пользоваться при измерении синусоидальных сигналов. Если же коэффициент формы измеряемого сигнала отличается от 1,11, то возникает так называемая погрешность формы кривой.

(7.4)

Например, для меандра (К ф = 1,00):

,

т.е. методическая погрешность за счет отклонения формы кривой от синусоиды может существенно (в несколько раз) превышать инструментальную, определяемую классом точности прибора. Если известен коэффициент формы измеряемого сигнала, то можно вычислить измеряемое действующее значение U х по формуле

(7.5)

где U п - показание вольтметра выпрямительной системы.

Таким образом, при измерении напряжения переменного тока выпрямительным вольтметром следует учитывать две методические погрешности (за счет входного сопротивления и за счет формы кривой) и инструментальную погрешность самого вольтметра.

3. Принцип действия вольтметров с детектором
амплитудного значения

Вольтамперные характеристики реальных диодов имеют нулевую зону (отсутствие тока в прямом направлении) до 0,3-0,7 В. Поэтому выпрямительные вольтметры нельзя использовать при измерении малых напряжений. Необходимо предварительное усиление входного сигнала, что осуществляется в электронных вольтметрах. На рис. 7.2 приведены схемы электронных вольтметров с линейными детекторами на операционных усилителях.

а б

Рис. 7.2. Схемы электронных вольтметров.

При измерении высокочастотных напряжений часто используются электронные вольтметры с амплитудными детекторами. На рис. 7.3 приведена схема вольтметра, состоящего из:

Измерительного механизма магнитоэлектрической системы (ИМ);

Усилителя постоянного тока (УПТ);

Делителей во входных цепях;

Пробника, представляющего собой амплитудный детектор с закрытым входом.

Его выходной сигнал определяется амплитудой переменной составляющей входного сигнала.

В комбинированных вольтметрах шкала градуируется так, чтобы сразу определить среднеквадратическое (действующее) значение.

; ; ,

где К УПТ – коэффициент, зависящий от характеристик усилителя постоянного тока.

Рис. 7.3. Функциональная схема вольтметра В7-15

Градуировку комбинированных электронных вольтметров осуществляют для синусоидального входного сигнала

Если коэффициент амплитуды отличается от К А =1,41, то возникает методическая погрешность:

Например, если входной сигнал имеет форму меандра (К А =1,00), то относительная методическая погрешность:

Знак минус свидетельствует о том, что показания вольтметра меньше, чем действующее значение входного сигнала. Если известен коэффициент амплитуды входного сигнала, то действующее значение равно:

где U п - показание электронного вольтметра.

Только в случае, если градуировка шкалы совпадает с типом детектора, приборы показывают тот параметр сигнала, для которого проведена градуировка шкалы.

Учитывая большое входное активное сопротивление электронных вольтметров на промышленных частотах (до 1 кГц), часто можно пренебречь методической погрешностью за счет потребления энергии от входного сигнала и общая погрешность измерения напряжения имеет две составляющие: методическую погрешность формы кривой и инструментальную погрешность самого электронного вольтметра.

Отличительной характеристикой вакуумных диодов, часто используемых в амплитудных детекторах электронных вольтметров (см. рис. 7.3), является отсутствие нулевой зоны, и даже наличие небольшого тока через диод при нулевом входном сигнале. Нестабильность этого нулевого тока диода требует проведения перед измерением электронным вольтметром дополнительной операции "установки нуля переменного напряжения", во время которой подстраивается величина специального компенсирующего сигнала. Таким образом, при измерении электронным вольтметром напряжения переменного тока необходимо произвести две регулировки: балансировку УПТ и компенсацию нулевого тока вакуумного диода.

Современные электронные и цифровые вольтметры обычно построены по схеме широкополосный усилитель - преобразователь средневыпрямленного значения - измерительный механизм. Кроме того, как отдельный конструктивный элемент имеется амплитудный детектор с закрытым входом (пробник). Пробник подключается в случае измерения высокочастотных сигналов к входу вольтметра, работающего в этом случае в режиме измерения постоянного напряжения, поступающего с выхода пробника. Для сохранения градуировки шкалы в пробнике предусмотрен делитель (К =1), так что выходной сигнал пробника равен действующему значению при синусоидальном измеряемом напряжении.

В цифровых вольтметрах также предусматривается два варианта измерения напряжения переменного тока: при подключения сигнала к клеммам используется линейный детектор (см. рис. 7.2), а для измерения высокочастотных сигналов к приборам прилагается пробник (амплитудный детектор). В некоторых вольтметрах применяются квадратичные детекторы, выходной сигнал которых пропорционален действующему значению измеряемого напряжения и погрешность формы кривой отсутствует.

ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1.1. Цель работы.

1.1.1. Получение навыков измерения переменного электрич е ского напряжения;

1.1.2. Ознакомление с особенностями влияния формы и частоты измеряемого напряжения на показания средств измер е ний;

1.1.3. Приобретение представления о порядке работы с эле к троизмерительными приборами при измерении переменн о го напр я жения.

1.2. Основные теоретические положения.

При измерении переменного напряжения синусоидальной формы, как правило, интересуются его среднеквадратическим (действующим) значением.

Действующее значение переменного напряжения U Д находят, и с пользуя известную зависимость между U Д и мгновенным значением и з меряем о го напряжения u (t ):

где Т - период переменного напряжения.

Действующее значение переменного напряжения может быть изм е рено электромагнитными (диапазон частот от 20 Гц до 1-2 кГц), электродинамическими (диапазон частот от 20 Гц до 2-5 кГц), фе р родинамическими (диапазон частот от 20 Гц до 1-2 кГц), электр о статическими (диапазон частот от 20 Гц до 10-20 МГц), термоэле к трическими (диапазон частот от 10 Гц до 10-100 мГц) и электро н ными (диапазон частот от 20 Гц до 0,1-1 ГГц) вольтметрами.

Иногда, особенно в тех случаях, когда форма электрического сигнала отличается от синусоидальной, измеряют средневыпрямле н ное и амплитудное значения пер е менного напряжения.

Средневыпрямленное значение переменного напряжения U св опр е деляют как среднее арифметическое абсолютных мгновенных знач е ний за п е риод:

Средневыпрямленное значение может быть измерено выпрямител ь ным электромеханическим вольтметром (диапазон частот от 20 Гц до 10-20 кГц) или электронным вольтметром (диапазон частот от 10 Гц до 10-100 МГц).

Для периодических колебаний произвольной формы связь между средневыпрямленным и среднеквадратическим значениями определяе т ся соотношением

где К ф - коэффициент формы, значения которого для некоторых сл у чаев приведены в табл. 1.1.

Амплитудное значение U m гармонического напряжения связано с его текущим u (t ) значением известной зависимостью:. Для периодических колебаний другой формы эта з а висимость может быть сравнительно легко определена. Что кас а ется непериодических сигналов, то они характеризуются пиковыми значениями (максимал ь ными значениями из всех мгновенных значений за время наблюд е ния).

Амплитудное и пиковое значения могут быть измерены электро н ными вольтметрами пикового (амплиту д ного) значения (диапазон частот от 20 Гц до 10-100 МГц), а также с помощью осциллографов разли ч ного типа (диапазон частот от 0,1 Гц до 10-100 ГГц).

Для периодических колебаний произвольной формы связь между а м плитудой сигнала и его среднеквадратическим значением определ я ется по формуле

где К a - коэффициент амплитуды, значения которого для нек о торых часто встречающихся случаев приведены в табл. 1 .1.

Таблица 1.1.

Форма сигнала	K ф	K а
	1,11	1,41
	1,16	1,73

Описание лабораторного стенда.

Лабораторный стенд представляет собой LabVIEW компьютерную м о дель, располагающуюся на раб о чем столе персонального компьютера.

На стенде находятся модели электромагнитного и электродинам и ческого вольтметров, электронного вольтметра с амплитудным д е тектором, проградуированного в действующих значениях гармонич е ского напряжения, электронных милливольтметров средневыпрямле н ного и среднеквадратического значения, электронного осциллографа и г е нератора сигналов специальной формы (рис. 1.1.).

Рис.1.1. Модель лабораторного стенда на рабочем столе компь ю тера при выполнении работы 1.(1–электромагнитный вольтметр, 2-электродинамический вольтметр, 3-электронный вольтметр с ампл и тудным детектором, 4-электронный вольтметр средневыпрямленного значения, 5-электронный вольтметр среднеквадратического знач е ния, 6-электронный осциллограф, 7-генератор сигналов специальной формы).

При выполнении работы модели средств измерений и вспомогател ь ных устройств сл у жат для решения описанных ниже задач.

Модели электромагнитного и электродинамического вольтметров, а также электронного вольтметра с амплитудным детектором использ у ются при моделировании процесса прямых измерений действующего значения переменного электрического напряжения синусоидальной формы методом непосредственной оценки.

Модели электронных аналоговых милливольтметров средневыпрямле н ного и среднеквадратического значения используются при моделир о вании процесса прямых измерений соответственно средневыпрямле н ного и среднеквадратического значения напряжения в цепях пер е менного тока синусоидальной и искаженной формы методом непосре д ственной оценки.

Модель электронного осциллографа используется при моделир о вании процесса измерения параметров переменного напряжения пр о извол ь ной формы.

Модель генератора сигналов специальной формы используется при моделировании работы источника переменного напряжения син у соидальной, прямоугольной (меандр), треугольной (двухполярной) и пилообра з ной формы, с плавной регулировкой амплитуды и частоты выходного сигнала.

Схема электрического соединения приборов при выполнении и з мер е ний приведена на рис. 1.2.

1.2. Схема соединения приборов при выполнении лабораторной работы №1.

1.4. Проведение опыта.

1.4.1. Запустите программу лабораторного практикума и выб е рите лабораторную работу 3.4 «Измерение переменного электрич е ского напряжения» в группе работ «Измерение электрических вел и чин». На рабочем столе компьютера автоматически появятся модель лабораторного стенда с моделями средств измерений и вспомог а тельных устройств (рис. 1.1) и окно созданного в среде М S Ехсе l

Лабораторного журнала, который служит для формирования о т чета по результатам выполнения лабораторной работы.

1.4.2. Ознакомьтесь с расположением моделей отдельных средств измерений и других ус т ройств на рабочем столе.

1.4.3. Подготовьте модели к работе:

Включите электронные вольтметры с помощью тумблеров «СЕТЬ»;

Включите генератор сигналов и установите ручку регулятора в ы ходного напряжения в крайнее левое положение (амплитуда выходн о го сигнала равна нулю);

Установите переключатель рода работы генератора сигналов в п о ложение, соответствующее гармонич е скому напряжению;

Установите частоту сигнала на выходе генератора равной 20 Гц;

Включите осциллограф.

1.4.4. Опробуйте органы управления моделями и убедитесь в их работоспособности. В процессе опробования установите регулятор н а пряжения на выходе генератора в среднее положение и наблюдайте форму сигнала на экране осциллографа. Изменяя напряжение, част о ту и форму сигнала на выходе генератора, а также диапазон изм е рений вольтметров, проследите за изменением изображения на экр а не осциллографа и изменениями показ а ний вольтметров.

1.4.5. Приготовьте к работе проверенный на отсутствие вир у сов мобильный носитель информации и подкл ю чите его к компьютеру.

1.4.6. Приступите к выполнению лабораторной работы.

Задание 1. Исследование частотных характеристик вольтметров п е ременного тока.

Используя осциллограф в качестве индикатора, определите в диапазоне частот от 20 Гц до 100 кГц зависимость показаний эле к тромагнитного, электродинамического и электронн о го вольтметров (тип электронного вольтметра выбирается по своему усмотрению) от ча с тоты измеряемого переменного напряжения.

а. я жение частотой 20 Гц.

Ь. Отрегулируйте амплитуду сигнала на выходе генератора так, чтобы показания вольтметров оказались в последней трети шкалы диапазона 3 В, а стрелка электродинамического вольтметра остан о вилась напротив оцифрованного деления шкалы.

с. Снимите показания вольтметров.

d . Занесите в табл. 1.2. показания вольтметров и частоту и с следуемого сигнала, а также сведения о классе точности вольтме т ров.

е. Выполните измерения в соответствии с пп. b - d , оставляя неизменной амплитуду и форму выходного напряжения генератора и последовательно устанавливая частоту сигн а ла равной 50 Гц, 400 Гц, 3 кГц, 1 кГц, 2 кГц, 3 кГц, 5 кГц, 5 кГц, 7 кГц, 10 кГц, 12 кГц, 15 кГц, 20 кГц и далее с шагом 10 кГц до 100 кГц. При в ы полнении задания тщательно следите за показаниями осциллографа (амплитуда измеряемого напряжения должна ост а ваться неизменной). В случае изменения амплитуды возвратите ее (ориентируясь на п о казания осциллографа) к исходному значению, используя регулятор выходного напряжения генератора сигналов.

Табл.1.2. Результаты определения частотных характеристик электр о магнитного вольтметра класса точности _____(предел шкалы ______), электродинамического вольтметра класса точности _____ (предел шкалы _______), электронного вольтметра ______ значения класса точности _____ (предел шкалы _______)

Частота сигн а ла, Гц(кГц)	Показания вольтметров, В
		электромагнитный	электродинамич е ский	электронный___ знач е ния
20 Гц
50 Гц
400 Гц
1 кГц
2 кГц
3 кГц
5 кГц
7 кГц
10 кГц
12 кГц
15 кГц
20 кГц
30 кГц
40 кГц
50 кГц
60 кГц
70 кГц
80 кГц
90 кГц
100 кГц

Задание 2. Исследование зависимости показаний электромагнитного, электродинамического и электронных вольтметров от формы измеря е мого напряжения

a . Установите на выходе генератора сигналов гармоническое напр я жение частотой от 50 Гц до 100 Гц.

Ь. Установите амплитуду выходного напряжения генератора т а кой, чтобы показания вольтметров оказались в последней трети шкалы диапазона 3 В, а стрелка электродинамического вольтметра остановилась напр о тив оцифрованного деления шкалы.

с. Зарисуйте осциллограмму исследуемого напряжения.

d . Снимите показания вольтме т ров.

е . Занесите в табл. 1.3. показания вольтметров, сведения о частоте и форме исследуемого сигнала, а также сведения о классе точности воль т метров.

1.4.7. Оставляя неизменной амплитуду (контроль производится с помощью осциллографа) и частоту выходного напряжения генерат о ра, выполните измерения согласно пп. а-е, последовательно уст а навливая на выходе генератора прямоугольную (меандр) и треугол ь ную формы напряжения.

Табл.1.3. Исследование зависимости показаний вольтметров разли ч ных систем от формы измеряемого переменного напряжения на част о те ___ Гц

Форма измеря е мого напряж е ния	Показания вольтметров, В
		электр о магни т ный	Электронный среднеква д ратического значения с амплитудным д е тектором	Электро н ный среднеква д ратического значения	электро н ный сре д невыпря м ленного значения
Синусо и дальная
Меандр
Треугольная

1. 4. 8 . Сохраните результаты.

1.4.9. После сохранения результатов закройте приложение La b VIEW и, при необходимости, выключ и те компьютер.

1.5. Обработка результатов опыта.

1.5.1. Полностью заполнить таблицы отчета (см. табл. 1.2 и 1.3), а также примеры расчетов, выполнявшихся при заполнении таблиц;

1.5.2 Построить графики зависимостей показаний вольтметров различных систем от частоты измеряемого напряж е ния;

1.5.3. Оформить таблицу с теоретическими и экспериментальн ы ми данными о зависимости показаний вольтметров различных систем от формы измеряемого переменного напряжения;

1.5.4. Оценить, где это возможно, частоты измеряемого напр я жения и значения его коэффициента формы и/или амплитуды, при к о торых соответствующая дополнительная погрешность вольтметров б у дет равна основной погрешности, определяемой классом точности приб о ра;

1.5.5. Проанализировать полученные данные и сделать вывод об особенностях и качестве проведенных измерений и по результатам пр о деланной работы.

1.6. Вопросы для самопроверки.

1.6.1. Какими параметрами, подлежащими измерению, характер и зуется переменное н а пряжение?

1.6.2. Что такое среднеквадратическое, среднее и среднев ы прямленное значения переменного напряж е ния?

1.6.3. Какими вольтметрами измеряется среднеквадратическое значение переменного напряжения? Какие из них наиболее точны и п о чему?

1.6.4. Какими вольтметрами измеряется средневыпрямленное значение переменного н а пряжения?

1.6.5.Нужно измерить постоянную составляющую переменного н а пряжения. Какое средство измерений вы в ы берите?

1.6.6. В каком диапазоне частот можно измерять гармоническое напряжение? Какие вольтметры могут служить образцовыми на ни з ких, сре д них и высоких частотах?

1.6.7.Имеется выпрямительный вольтметр класса 1,0 со шкалой 100 делений, проградуированный в действующих значениях гармон и ческого напряжения. В каком диапазоне может изменяться коэффиц и ент формы и/или амплитуды измеряемого напряжения, чтобы велич и ной этого изменения можно б ы ло пренебречь?

1.6.8.Чем определяется зависимость показаний вольтметров различного типа от частоты измеряемого напряж е ния?

1.6.9.Опишите принцип работы и устройство электромеханич е ских вольтметров переменного тока. Чем определяется погрешность этих приборов?

1.6.10.Опишите принцип работы и устройство электронных воль т метров переменного тока(амплитудного, средневыпрямленного значения, среднеквадратического значения).

1.6.11. Как зависят показания исследуемых вольтметров от формы измеряемого напряжения?

1.6.12. Почему при измерениях необходимо, чтобы стрелка пр и бора находилась в последней трети шкалы?