Аттестация комбинированных цифровых приборов

Лабораторная работа N1

Аттестация комбинированных цифровых приборов.

Цель работы. Научиться аттестовывать комбинированные цифровые приборы на примере вольтметра В7-27 и провести с его помощью измерения.

1.Краткие сведения из теории

Рассмотрим вольтметр с двойным интегрированием В7-27. Идея метода двойного интегрирования  поясняется  структурной схемой рис.1.  Измеряемое  напряжение  преобразуется в пропорциональное число счетных импульсов. Цикл  преобразования Тц состоит из двух интервалов времени Т1 и Т2,  задаваемых соответственно длительностью импульса и паузой между импульсами.

Рис.1. Структурная схема вольтметра В7-27

С выхода компаратора на вход 1 временного селектора подается прямоугольный стробирующий  импульс  длительностью  st = t2 - t1, который заполняется счетными импульсами, подсчитываемыми счетчиком. Их число  пропорционально  измеряемому значению напряжения. Цикл измерения закончен.

         Интервал времени st равен:

st = Uизм * (T1 / Uобр),

откуда видно, что он прямо  пропорционален  измеряемому  значению напряжения и не зависит от постоянной времени интегратора. В этом достоинство метода двойного интегрирования, так как для его  осуществления не требуется  схемы  с  высокостабильными элементами. Кроме того, интервал st не зависит от начального напряжения,  что имеет место при обычном времяимпульсном преобразовании. Так  как импульса T1 и образцовое напряжение Uобр могут поддерживаться с высокой точностью, то погрешность преобразования напряжения  в интервал времени весьма мала.

Формула, выражающая связь между числом m импульсов, сосчитанных счетчиком, и измеренным значением напряжения такова:

Uизм = (Uобр / q) * m ,

где q = T1 / Tc2, а Tc2 - период следования счетных импульсов.

Основные составляющие  погрешности  цифрового  вольтметра, работающего  по  методу  двойного  интегрирования, -  погрешности преобразования и сравнения.  Погрешность  преобразования  определяется тремя составляющими: нестабильностью длительности T1, нестабильностью Uобр, а также недостаточно высокой степенью  линейности Uвых интегратора при втором интегрировании ("вниз") вследствие паразитного эффекта в конденсаторе,  называемым  диэлектрическим поглощением. Погрешность дискретности возникает при измерении интервала st. Максимальное значение абсолютной  погрешности составляет ±1 младшего разряда счета, а максимальное значение относительной погрешности дискретности

d = ±1 / m  ,

откуда видно, что повышение точности измерений требует увеличение числа m, соответствующего данному значению Uизм, т.е. увеличения числа разрядов, индицируемых цифровым дисплеем вольтметра.

2.Порядок выполнения работы

ПРОИЗВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Подать на вход вольтметра измеряемое  постоянное  напряжение, отсчитать по цифровому табло показание и  вычислить погрешность измерения по формуле:

d =  ± (0.1 + 0.15 * Uk / Ux)  %,

где Uk - номинальное значение установленного предела измерения,

      Ux - показание вольтметра.

Данные измерений  и расчетов сведены таблицу:

	Номинал		№ Измерения и погрешность
			1		d, %		2		d, %		3		d, %		4		d, %		5		d, %
1		1		0,25		0,999		0,25		1		0,25		1		0,25		0,999		0,25
5		5		0,25		5		0,25		5		0,25		5		0,25		5,001		0,25
9		9		0,25		9		0,25		9		0,25		9		0,25		9		0,25

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Отсчитать по цифровому табло показание  величины  измеряемого

напряжения и рассчитать погрешность измерения по формуле:

d =  ± (0.5+0.5 * Uk / Ux )  %

Данные измерений  и расчетов сведены таблицу:

	Номинал		№ Измерения и погрешность
			1		d, %		2		d, %		3		d, %		4		d, %		5		d, %
10		11		0,955		11		0,955		11		0,955		11		0,955		11		0,955
70		70		1		70		1		70		1		70		1		70		1
220		221		0,998		221		0,998		226		0,987		221		0,998		220		1

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Отсчитать показания измеряемого  сопротивления  и  рассчитать погрешность измерения по формуле:

d =  ± (0.2 + 0.2 * Rk /Rx)  %

на всех пределах кроме пределов 1,1 Ом и 10 МОм.

Данные измерений  и расчетов сведены таблицу:

	Номинал		№ Измерения и погрешность
			1		d, %		2		d, %		3		d, %		4		d, %		5		d, %
1000		995		0,401		995		0,401		995		0,401		996		0,401		996		0,401
82000		81942		0,4		81952		0,4		81946		0,4		81946		0,4		81946		0,4
1000		1000		0,4		1000		0,4		1001		0,4		1001		0,4		1000		0,4

Вывод: В результате проведения работы научился аттестовывать комбинированные цифровые приборы на примере вольтметра В7-27 и проводить с его помощью измерения. Выяснилось, что прибор не пригоден к эксплуатации из-за высокой погрешности, которая возникает не только из-за некалиброванности прибора, но и из-за не эталонных воздействий.