А. А. Илюхин радиоизмерения пособие

РАДИОИЗМЕРЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Измерение напряжений

1. 
   Цель работы.
   

1. 
   Овладеть методами измерения напряжений в цепях электронных схем.
   
2. 
   Получить навыки работы с электронными аналоговым и цифровым вольтметрами.
   
3. 
   Научиться оценивать погрешности результатов измерений.
   

2. 
   Подготовка к работе.
   

1. 
   Усвоить теоретический материал «Измерение напряжения и силы тока» по [1] и «Измерение напряжений» по [2,3].
   
2. 
   Вывести формулу для расчета входного сопротивления вольтметра при измерении двух напряжений: без последовательно включенного резистора и с последовательно включенным резистором.
   
3. 
   Вывести формулу для расчета случайной составляющей относительной погрешности косвенного измерения входного сопротивления вольтметра, используя формулу, полученную в п.2.2.
   
4. 
   Рассчитать коэффициенты амплитуды и формы последовательности прямоугольных видеоимпульсов с амплитудой U_m=1B, длительностью импульсов =0,25 мс и периодом следования Т=1мс, с положительной полярностью.
   

• 
  вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения (детектор пиковый с открытым входом);
  
• 
  вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения (детектор пиковый с закрытым входом);
  
• 
  вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения (детектор средневыпрямленных значений с открытым входом);
  
• 
  вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения (детектор средневыпрямленных значений с закрытым входом);
  
• 
  вольтметр среднеквадратических значений напряжения произвольной формы.
  

5. 
   Изучить принцип действия, назначение основных органов управления, основные технические характеристики и правила эксплуатации, используя электронные версии технических описаний следующих приборов:
   

• 
  микровольтметр среднеквадратических значений напряжения произвольной формы В3-57;
  
• 
  прибор комбинированный цифровой Щ4313, в состав которого входит электронный вольтметр среднеквадратических значений синусоидального напряжения (детектор средневыпрямленных значений с закрытым входом).
  

5. 
   Ознакомиться с составом лабораторной установки, заданием на лабораторную работу и усвоить порядок ее выполнения.
   

3. 
   Контрольно-измерительная аппаратура.
   

1. 
   Микровольтметр В3-57.
   
2. 
   Прибор комбинированный цифровой Щ4313.
   
3. 
   Генератор низкочастотный Г3-109.
   
4. 
   Генератор импульсов Г5-63.
   
5. 
   Генератор высокочастотный Г4-102.
   
6. 
   Осциллограф универсальный С1-65.
   
7. 
   Блок резисторов.
   

4. 
   Порядок выполнения лабораторной работы.
   

1. 
   Измерение входного сопротивления микровольтметра В3-57 и вольтметра прибора Щ4313.
   

1. 
   Установить, пользуясь органами управления генератора Г3-109, следующие параметры выходного напряжения: U=0,9 B, F=20 Гц. Установить предел измерений на микровольтметре В3-57, равный 1В. Подключить микровольтметр к генератору, произвести отсчет измеряемого напряжения U₁. Включить между выходом генератора и входом вольтметра (последовательно) резистор, сопротивление которого наиболее близко к паспортному значению входного сопротивления микровольтметра. Произвести отсчет измеряемого напряжения U₂.
   

Тип вольтметра	Показания вольтметра, В U1 U2	Сопротивле-ние резистора блока, Мом	Входное сопротивление вольтметра, Мом паспортное измеренное
В3-57
Щ4313

2. 
   Измерение входного сопротивления вольтметра прибора Щ4313 произвести при следующих параметрах выходного напряжения генератора Г3-109: F=45 Гц, U=4В, установив предел измерений, равный 5 В, по методике, изложенной в п.4.1.1. Результаты измерений и расчетов свести в табл. 1.
   
3. 
   Рассчитать случайную составляющую относительной погрешности косвенного измерения входного сопротивления микровольтметра В3-57 и вольтметра прибора Щ4313, используя данные п.4.1.1, 4.1.2. и формулу, полученную при подготовке к лабораторной работе при условии, что среднеквадратические отклонения случайной составляющей относительной погрешности измерения напряжений U₁ и U₂ равны ==0,02, а среднеквадратическое отклонение случайной составляющей относительной погрешности измерения сопротивления резисторов составляет =0,05. Считать приведенные выше погрешности некоррелированными.
   

2. 
   Исследование влияния частоты сигнала на показания микровольтметра В3-57 и вольтметра прибора Щ4313.
   

1. 
   Подключить ко входу микровольтметра В3-57 генератор Г4-102. Установить предел измерения напряжения на В3-57, равный 1В. Органами управления выходного напряжения Г4-102 добиться показания В3-57 на частоте 100 кГц, равного 0,8 В. Изменяя частоту генератора Г4-102 в диапазоне от 0,1 МГц до 10 МГц, произвести отсчеты напряжений по шкале микровольтметра В3-57. Результаты измерений свести в табл. 2.
   

В3-57	f, МГц U, В
Щ4313	f, МГц U, В

2. 
   Аналогичные измерения произвести вольтметром прибора Щ4313 на пределе измерения напряжения, равном 5 В, в диапазоне частот от 0,1 МГц до 0,5 МГц. Результаты измерений свести в табл.2.
   

3. 
   Исследование зависимости показаний электронных вольтметров от формы измеряемого напряжения.
   

1. 
   Подключить к входам микровольтметра В3-57 и осциллографа С1-65 генератор импульсов Г5-63, на выходе которого получить последовательность прямоугольных видеоимпульсов с параметрами: амплитуда 1В, длительность импульсов 0,25 мс, период следования 1 мс, полярность положительная, подкорректировать параметры последовательности импульсов, используя осциллограф. Установить предел измерения напряжения на В3-57 равным 1 В. Результат измерения занести в табл. 3.
   

2. 
   Аналогичное измерение произвести вольтметром прибора Щ4313, установив предел измерения напряжения равным 0,5 В. Результат измерения занести в табл.3. Сравнить показания вольтметров (табл.3) с результатами расчетов (п.2.4).
   

4. 
   Поверка стрелочного микровольтметра В3-57 по цифровому Щ4313 методом сличения.
   

Показания вольтметров	Погрешность единичных измерений	Среднее значение погрешности измерений	Оценка систематич. погрешности поверяемого вольтметра	Оценка среднекв. отклонения случайной погрешности поверяемого вольтметра	Оценка вариа-ции
Поверя Образ- емого, цового, В	вв, В вн,	вв, В вн, В	с, В	, В	, В
В ход ход вверхвниз	ход ход вверх вниз	ход ход вверх вниз

• 
  оценка систематической погрешности определяется по формуле:
  

• 
  оценка среднеквадратического отклонения случайной погрешности определяется по формуле:
  

• 
  оценка вариации определяется по формуле:
  

5. 
   Содержание отчета.
   

1. 
   Результаты расчетов, проведенных при подготовке к работе.
   
2. 
   Таблицы с результатами измерений и расчетов, проведенных по ним.
   
3. 
   Анализ результатов эксперимента и выводы.
   

1. 
   Метрология и электро/радиоизмерения в телекоммуникационных системах. Под ред.
   

2. 
   Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. - М: Энергия, 1975.