close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

отчет лаб1

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
Кафедра "Автоматики и телемеханики"
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
по дисциплине
"Электротехника и электроника"
"Приборы и методы измерения параметров электрических сигналов"
Выполнили студенты группы ИТ-22:
Ефимчук А.А
Онучин Н.А
Соболев Н.А
Киров, 2013
Цель работы:
Изучение функционирования, технических характеристик и параметров осциллографа, генератора сигналов, мультиметра, стрелочных измерительных приборов, а также возможностей их применения для задания и измерения параметров сигналов различной формы, проходящих через линейные электрические цепи.
Состав оборудования:
1.Осциллограф АСК-1051
2.Генератор АНР - 1115
3.Мультиметр АВМ - 4402
4.Стрелочный прибор
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться с работой генератора, осциллографа, мультиметра.
2. Ознакомиться с системой обозначений на шкалах стрелочных приборов и их функционированием.
3. Произвести измерения постоянного и переменного напряжения с помощью осциллографа, мультиметра и стрелочных приборов, определить погрешность измерения всеми типами приборов.
4. Изучить процесс передачи сигналов через линейную цепь.
Выполнение работы:
Ознакомившись с работой генератора, осциллографа, мультиметра, а также с системой обозначений на шкалах стрелочных приборов и их функционированием, мы произвели измерения постоянного и переменного напряжения с помощью осциллографа и мультиметра. Результаты измерений представлены в таблице 1. Под номером №1 в таблице проводилось измерение регулируемого постоянного напряжения только для максимального значения, а под номерами №2 и №3 измерение регулируемого по амплитуде переменного напряжения проводилось как для минимального, так и для максимального значений.
Таблица 1.Показания измерительных приборов
№
п/пАмплитуда Um,
мВ или ВЧастота f,
ГцПогрешность измерения амплитуды δ, %осцилл.мульт.осцилл.мульт.осцилл.мульт.10,30,32*103 1034,12,1220,50,5352*106 1065,041,130,650,68 1064*1063,80,92
Расчет погрешностей:
Погрешности измерения делятся на абсолютную и относительную. Абсолютная погрешность выражена в единицах измерения измеряемой физической величины и представляет собой разность между результатом измерения А_изм и истинным значением А_0 величины, т.е. ∆_A=A_(изм.)-A_0;
Относительная погрешность определяется как отношение абсолютной погрешности к истинному значению физической величины: δ=∆_A/A_0 *100%;
Для измерительных приборов рассматривается приведенная погрешность - это отношение абсолютной погрешности к номинальному значению. Номинальное значение для стрелочных приборов с односторонней шкалой равно верхнему пределу измерения, для приборов с двусторонней шкалой (с нулем по середине) - арифметической сумме верхних пределов измерения: δ_пр=∆_A/A_(ном.) *100%.
Наибольшее значение приведенной погрешности в рабочем диапазоне измерений, округленное до ближайшего значения ряда 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5, 4,0, называется классом точности приборов и указывается на шкале этого прибора.
Класс точности осциллографа в данном случае - 3,0%
Класс точности мультиметра в данном случае - 0,012% при постоянном напряжении, а при переменном напряжении класс точности составляет - 0,25%.
(Из методического пособия к лабораторным работам А.М. Ланских "Приборы и методы измерения параметров электрических сигналов".)
δ_пр=(А_изм-А_0)/А_ном *100%, где А_ном-предел измерений шкалы.
А_0= А_изм- (δ*А_ном)/(100%)
δ_изм= ∆А/А_0 =(А_изм-А_0)/А_0 А_ном=k(4+4), где k-количество вольт в делении.
Для осциллографа:
k=0,05 В/дел, А_ном=0,4.
Погрешность осциллографа при измерении амплитуды A_(ист.1)=0,3- (3*0.4)/(100%)=0.288(В)
δ_изм= (0,3-0.288)/0.288*100%=4.1(%)
A_(ист.2)=0,5- (3*0,4)/(100%)=0,476 (В)
δ_изм= (0,5-0,476)/0,476*100%=5,04(%)
A_(ист.3)=0,65- (3*0,4)/(100%)=0,626(В)
δ_изм= (0,65-0,626)/0,626*100%=3,8(%)
Погрешность мультиметра при измерении амплитуды A_(ист.1)=0,3- (0,25*2,5)/(100%)=0.29375 (В)
δ_изм= (0,3-0.29375)/0.29375*100%=2,12(%)
A_(ист.2)=0,535- (0,25*2,5)/(100%)=0,52875(В)
δ_изм= (0,535-0,52875)/0,52875*100%=1,1(%)
A_(ист.3)=0,68- (0,25*2,5)/(100%)=0,67375(В)
δ_изм= (0,68-0,67375)/0,67375*100%=0,92(%)
Вывод: Различия показаний осциллографа и мультиметра объясняются тем, что мультиметр показывает не амплитуду, а действительное значение. В результате показания измерений могут отличаться в раз.
2. Исследование сигналов с генератора AHP - 1115. В процессе испытаний мы установили с помощью органов управления каналов А и В генератора AHP - 1115 два типа сигналов: на выходе канала А - гармонический сигнал с определенной амплитудой и частотой; на выходе канала В - периодическую последовательность прямоугольных импульсов с разным коэффициентом заполнения: 50% и 20%.
Данные для гармонического сигнала представлены в таблице 2.
Таблица 2. Показания измерительных приборов
№
п/пАмплитуда Um, ВЧастота f, ГцПогрешность измерения амплитуды δ, %генераторосцилл.генераторосцилл.генераторосцилл.10,50,410010024,221,01,0100010001,01232,01,910000100000,51,2
Расчет показаний:
а)Расчет частоты
f=1/T , где f - частота
Т1 = 10-2 (с)
Т2 = 10-3 (с)
Т3 = 10-4 (с)
█(f)_1=1/〖10〗^(-2) =100 (Гц)
f_1=1/〖10〗^(-3) =1000 (Гц)
f_3=1/〖10〗^(-3) =10000 (Гц)
б)Расчет погрешностей
Класс точности осциллографа в данном случае - 3,0 %
Класс точности генератора в данном случае - 0,5 %
Для осциллографа:
k=0,2 В/дел, А_ном=1,6.
k=0,2 В/дел, А_ном=1,6.
k=0,1 В/дел, А_ном=0,8.
Погрешность осциллографа при измерении амплитуды 〖 A〗_(ист.1)=0,4- (3*1,6)/(100%)=0,376 (В)
δ_изм= (0,4-0,376)/0,376*100%=4,2(%)
A_(ист.2)=1- (3*1,6)/(100%)=0,952 (В)
δ_изм= (1-0,952)/0,952*100%=2(%)
A_(ист.3)=1,9- (3*0,8)/(100%)=1,876(В)
δ_изм= (1,9-1,876)/1,876*100%=1,2(%)
Погрешность генератора при измерении амплитуды A_(ист.1)=0,5- (0,5*2)/(100%)=0,49 (В)
δ_изм= (0,5-0,49)/0,49*100%=2(%)
A_(ист.2)=1- (0,5*2)/(100%)=0,99 (В)
δ_изм= (1-0,99)/0,99*100%=1,01(%)
A_(ист.3)=2- (0,5*2)/(100%)=1,99(В)
δ_изм= (2-1,99)/1,99*100%=0,5(%)
Вывод: Показания генератора и осциллографа приблизительно равны.
3. Подать на вход осциллографа сигнал с генератора прямоугольных импульсов и определить частоту, период следования импульсов, амплитуду, длительность импульса и длительности фронтов, пользуясь осциллографом и показаниями измерительных приборов генератора. Показания измерительных приборов приведены в таблице 3.
Таблица 3. Показания измерительных приборов
№
п/пПараметры сигналаАмплитуда Um, ВДлительность импульса tи, мсПериод Т, мсЧастота f, кГцПогрешность измерения δ, %Генератор2,80,430,941,042,05Осциллограф2,60,51,001,02,43 Опытным путём определены: амплитуда, период, частота и длительность импульса.
в) Погрешность измерения амплитуды сигнала
A_(ист.ген.)=2,8- (0,5*2)/(100%)=2,79(В)
δ=(2,8-2,79)/2,79*100%=2,05(%)
A_(ист.осц.)=2,6- (3*4)/(100%)=2,48(В)
δ_изм= (2,6-2,48)/2,48*100%=2,43(%)
Вывод: Показания осциллографа и генератора приблизительно равны.
4. На стрелочном приборе мы измеряли амплитуду и период двух выходных сигналов. Результаты измерений наблюдали на осциллографе. Результаты измерений представлены в таблице 4.
Таблица 4. Показания измерительных приборов
№
п/пПараметры сигналаАмплитуда Um, ВПериод Т, мсПогрешность измерения δ, %1 сигнал 1,054,5 2,32 сигнал4,84,52,5a)Расчет частоты
f=1/T , где f - частота
Т1 = 4,5*10-3 (с)
Т2 =4,5* 10-3 (с)
█(f)_1=1/〖4,5*10〗^(-3) =222 (Гц)
f_1=1/〖4,5*10〗^(-3) =222 (Гц)
б)Расчет погрешности
Класс точности осциллографа в данном случае - 3,0 %
A_(ист.1)=1,05- (3*0,8)/(100%)=1,026(В)
δ_изм= (1,05-1,026)/1,026*100%=2,3(%)
A_(ист.2)=4,8- (3*4)/(100%)=4,68 (В)
δ_изм= (4,8-4,68)/4,68*100%=2,5(%)
5. Исследование прохождения импульсных сигналов через R-C цепочку (см. рис.1). При пропускании гармонических сигналов через R-C цепочку показания осциллографа не изменяются. Исследование прохождения сигналов прямоугольной формы через R-C цепочку (см. рис.2 и 3).
Рисунок 1 - R-C цепочка
Рисунок 2 - Сигнал, поданный на вход осциллографа
Рисунок 3 - Сигнал, полученный на выходе осциллографа
Так, если на вход электрической цепи (схемы) поступает периодическая последовательность прямоугольных импульсов (рис.2) с параметрами: - амплитуда импульсов, -длительность импульсов, - период следования импульсов, а электрическая цепь имеет частотные и временные характеристики, то на выходе схемы сигналы будут иметь искажения фронта и крыши импульса, соответствующие рис.3. Появившиеся искажения обусловлены частотными и временными характеристиками схемы, что позволяет по параметрам выходного сигнала оценить рабочий диапазон частот схемы .
Спад крыши импульса характеризуется абсолютной величиной спада и относительной величиной спада .
Вычисление верхнего граничного значения рабочего диапазона частот:
Определяем t_фр=0,08 (мкс)(длительность фронта оценивается временем изменения U_(вых ) от 0,1U_m до 0,9U_m).
∆U=U_m-U_k-изменение амплитуды
∆U=2,5-2,0=0,5 (В)
τ_(в.ч.)=t_фр/2,2 , где〖 t〗_фр-длительность фронта
τ_(в.ч.)-период верхней границы
ω_(в.гр.)=1/τ_вч , где〖 ω〗_(в.гр.)-частота верхней границы
f_(в.ч.)=ω_(в.гр.)/2π , где〖 f〗_(в.ч.)-верхнее граничное значение рабочего дипазона частот
Отсюда следует,что f_(в.ч.)=2,2/(2πt_(фр.) ). f_(в.ч.)=2,2/(2*3,14*0,08*〖10〗^(-6) )=4,379*〖10〗^6 (Гц)
Вычисление нижнего граничного значения рабочего диапазона частот:
∆=∆U/U_m =t_и/τ_(н.ч.) ω_(н.ч.)=1/τ_(н.ч.) f_(н.ч.)=ω_(н.ч.)/2π
〖Отсюда следует, что f〗_(н.ч.)=∆U/(2πt_и U_m )
f_(н.ч.)=0,5/(2*3,14*2,4*2,5*〖10〗^(-3) )=13,26 (Гц)
τ_нч= 1/(f_нч*2*π)= 1/(13,26*2*3,14)=0.347 Теоретически: С=10мкФ R=3,64 кОм . τ_RC=RC=〖10〗^(-5)*〖3,65*10〗^3=0,0364 (Ф*Ом)
τ_RC=τ_0=1/ω_0 f_0=ω_0/2π=1/(2πτ_0 )=1/(2*3,14*0,0364)=4,36(Гц)
Вывод: Исследуемая схема является высокочастотным фильтром, работающем в диапазоне частот от 13,26 Гц до 4,379*〖10〗^6Гц. Вычислив τ_RC и τ_нч можно сказать, что они практически равны.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
39
Размер файла
158 Кб
Теги
лаб1, отчет
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа