по курсу «Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

Кафедра Телекоммуникаций

Измерение переменного напряжения

Методические указания

По выполнению лабораторной работы № 2

по курсу «Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах»

Курск 2013

Составители: О. В. Рогожина

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент С.Г. Лукъянюк

Изучение принципа работы и определение параметров системы постоянного тока. [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы № 2 по курсу «Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах» / Юго-Западный. гос. ун-т; сост.: О.В. Рогожина. Курск, 2013. с. 10: ил. 4.

Содержит методические указания по выполнению лабораторной работы № 2 «Измерение переменного напряжения» по курсу «Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах».

Методические указания соответствуют требованиям типовой программы, утверждённой УМО по специальности Телекоммуникации, и рабочей программы дисциплины «Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах».

Предназначены для студентов специальностей 210402.65, 210404.65, 210406.65 дневной и заочной форм обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано печать. Формат 60х841/16.

Усл. печ. л. 0,59. Уч.-изд. л. Тираж экз. Бесплатно

Юго-Западный государственный университет.

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94

1 Цель работы

Изучить принцип действия, устройство электронных вольтметров: амплитудного, среднеквадратичного и средневыпрямленного значений напряжения.

Изучить особенности измерения напряжения электронными вольтметрами переменного тока.

Получить практические навыки работы с измерительными приборами

2 Описание лабораторного макета

Лабораторный стенд представляет собой прямоугольный блок, установленный на полке рабочего стола рисунок 1

Рисунок 1 – Общий вид лабораторной установки.

Стенд содержит ряд функциональных узлов, моделирующих функциональную схему систем связи, а также все необходимые источники сигналов и измерительные приборы, а именно (слева направо):

– функциональный генератор;

– функциональный блок «источник напряжения»;

– функциональный блок «источник тока»;

– функциональный блок «измерение напряжения и тока»;

– функциональный блок «ВАХ 2 – полюсников»;

– функциональный блок «АЧХ 4 – полюсников»;

– функциональный блок «электрические измерения».

1. Для исследование влияния формы измеряемого напряжения на показания электронных вольтметров необходимо собрать схему приведенную на рисунке 2

Рисунок 2 – Схема измерений

Монтажная схема изображена на рисунке 3

Рисунок 3 – Монтажная схема для

проведения исследования

для исследование влияния формы измеряемого напряжения на показания электронных вольтметровнеобходимо собрать схему приведенную на рисунке 3, и использовать следующие функциональные зоны лабораторного макета:

– осциллограф;

– измерения напряжения и тока.

2. Определение погрешности электронного вольтметра в диапазоне рабочих частот необходимо собрать схему приведенную на рисунке 4

Рисунок 4 – Схема для определение погрешности

электронного вольтметра в диапазоне рабочих частот

Рисунок 5 – Монтажная схема для проведения

исследования погрешности

электронного вольтметра в диапазоне рабочих частот

3 Домашнее задание

3.1 Изучите по конспекту лекций и литературе разделы измерении постоянного тока и его характеристик.

— А.Ю. Воробьев Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем. – М.:Эло-Трендз.2002. – 280с.:ил.;

— Бушуев В.М. Электропитание устройств связи: Учебник для техникумов.- М.: Радио и связь, 1986. – 240 с.: ил.

3.2 Проведите необходимые расчёты: относительной и абсолютной погрешностей и заполните соответствующие таблицы.

4 Основы теории

4.1 В отличие от постоянного напряжения, переменное напряжение характеризуется несколькими параметрами, основными из которых являются амплитуда, частота, форма напряжения, скважность импульсных сигналов и т. д. Поэтому вольтметры переменного тока подразделяются по параметру, который необходимо замерить в конкретном случае. Наиболее распространёнными являются: амплитудные вольтметры (вольтметры пикового значения), вольтметры измеряющие среднеквадратичное (устаревшее наименование: действующее, эффективное) значение, вольтметры средневыпрямленного значения.

При построении вольтметров переменного тока используется преобразование переменного напряжения в постоянное, соответствующее одному из его параметров. Применяются следующие преобразователи (детекторы): амплитудные (пиковые), среднеквадратического значения и средневыпрямленного значения. Структурная схема цифрового вольтметра переменного тока приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема цифрового вольтметра

4.2 Амплитудное значение напряжения U_m характеризует максимально возможное значение напряжения данной формы – максимальное отклонение от нуля (иногда называют пиковым).

4.3 Среднеквадратичное значение переменного напряжения равно значению постоянного напряжения, развивающего на активном сопротивлении такую же мощность, как и данное переменное напряжение. Для синусоидальной формы напряжения среднеквадратичное значение в раз меньше U_m, т.е.

4.4 Средневыпрямленное значение Uср. в. – среднее за время измерения Т значение модуля напряжения:

4.5 Шкалы большинства вольтметров, измеряющих переменные напряжения, градуируют в действующих значениях синусоидального напряжения. Поэтому для получения амплитудного значения необходимо показания прибора умножить на 1,41.

Если на схеме или в тексте указывают числовое значение переменного напряжения (тока), не оговаривая его специально, то подразумевают действующее (среднеквадратичное) значение.

5 Лабораторное задание

5.1 Исследовать влияние формы и частоты измеряемого напряжения на показания вольтметров.

6 Методические указания

6.1 Исследование влияния формы измеряемого напряжения на показания электронных вольтметров

6.1.2 Исследование провести для амплитудного (пикового) вольтметра и вольтметров среднеквадратического и средневыпрямленного значений при синусоидальной, треугольной и прямоугольной форме сигналов.

6.1.3 Собрать схему измерений. Схема измерений, изображена на рисунке 5

Рисунок 5 - Схема измерений.

Рисунок 6 – Монтажная схема

6.1.4Включить вольтметр в режим измерения переменных напряжений, для этого:

- переключатель S3 установить в положение «~»;

- переключатель пределов измерения S1 переключить на предел 20;

- переключатель выбора типа детектора – «АМПЛ.».

6.1.5 Включить функциональный генератор.

6.1.6 Включить осциллограф и подключить его к выходу генератора.

6.1.7 Подключить вход вольтметра (вход «В» и «СОМ») к источнику напряжения.

6.1.8 Установить на выходе функционального генератора сигнал синусоидальной формы амплитудой 5 В. Получить на экране осциллографа изображение измеряемого сигнала.

6.1.9 Поочередно подключить (нажатием соответствующей кнопки выбора типа детектора) все три типа детекторов:- амплитудного значения; - средневыпрямленного значения; - действующего значения. Записать в таблицу 1 показания АЦП.

6.1.10 Установить на выходе генератора импульсный сигнал треугольной формы амплитудой 5В (равной размаху синусоидального сигнала, установленному в п.6.1.8). Изменяя поочередно тип подключаемых детекторов, занести в таблицу 1 показания АЦП (повторить п.6.1.9).

6.1.11 Установить на выходе генератора импульсный сигнал прямоугольной формы амплитудой, равной размаху осциллограммы, установленному в предыдущих пунктах. Измерить напряжение тремя вольтметрами при коэффициентах заполнения К=0.25; К=0.5; К=0.75 записать показания в соответствующие столбцы таблицы 1.

Рисунок 7

6.1.12 Рассчитать значения амплитуд измеряемых сигналов и занести полученные результаты в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты измерения напряжений сигналов различной формы

Таблица 2 - Результаты измерения напряжений сигналов различной формы

Таблица 2 - Количественные соотношения между различными значениями ряда распространенных сигналов

Форма сигнала	Параметры сигнала
амплитуда	средневыпрямленное значение	среднеквадратическое значение	коэффициент формы	коэффициент амплитуды
		или	или		или

2. Определение погрешности электронного вольтметра в диапазоне рабочих частот

2.1 Определить погрешность вольтметра средневыпрямленного значения в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц.

Рисунок 8 - Схема измерения погрешности вольтметра

Рисунок 9 – Монтажная схема

2.1.2 Собрать схему измерения, согласно рисунку 8. Подключить генератор измерительных сигналов.

2.1.3 Генератор включить в режим синусоидального сигнала. Установить на выходе генератора напряжение U_ген =1В.

2.1.4 Установить предел измерения исследуемого вольтметра «2В». Меняя частоту генератора в диапазоне 20Гц – 1МГц, занести показания вольтметра в таблицу 4.

Таблица 4

2.1.5 Рассчитать абсолютную погрешность по формуле:

Δ = |U_изм – U_ген|

где: U_изм – измеренное значение напряжения;

U_ген – напряжение на выходе генератора.

2.1.6 Рассчитать относительную погрешность по формуле:

δ = Δ/ U_ген

где: Δ – абсолютная погрешность измерения;

U_ген – напряжение на выходе генератора.

2.1.7 По результатам измерений построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ). На характеристике обозначить рабочий диапазон частот.

7 Отчет

Отчёт по форме и содержанию должен соответствовать требованиям, изложенным СТУ 04.02.030-2007.

Содержание отчета:

1) – титульный лист;

2) – цель работы;

3) – отчет о проделанной работе с изложением собранной схемы,

последовательности действий по проведению измерений и установки переключателей, расчетов основных параметров, заполненной таблицы измерений;

4) – выводы по полученным результатам.

8 Контрольные вопросы

1) Дайте определение амплитудному значению напряжения?

2) Дайте определение среднеквадратичному значение переменного напряжения?

3) Дайте определение средневыпрямленному значению напряжения?

Поиск по сайту: