Цифровые вольтметры. Изучение построения цифровых вольтметров, их метрологические характеристики

Министерство образования Российской Федерации

Владимирский государственный университет

Кафедра РТ и РС

Лабораторная работа №1

«Цифровые вольтметры»

                                                                                                        Выполнил:        

                                                                                                     Студент группы РТк-201

                                                                                                                  Проверил:

Владимир 2004

Цель работы:  

Изучить построения цифровых вольтметров, их метрологические характеристики и приобрести практические навыки работы с приборами, изучить методику проведения и обработки многократных испытаний.

Краткая теория:

В данной работе исследуется три вида цифровых вольтметров: Вольтметр поразрядного кодирования, Вольтметр с преобразованием напряжения в частоту, вольтметр с время -импульсным преобразованием. Принцип работы первого следующий: Сравнивается измеряемое напряжение с рядом образцовых напряжений, а затем суммируется с различными весовыми коэффициентами в зависимости от разряда. Кодово – импульсные методы применяются в тех случаях, когда требуется наибольшее быстродействие. Погрешность таких вольтметров составляет 0,001 – 0,05%. Основными составляющими является погрешность цифро-аналогового преобразования, погрешность компаратора, а также погрешностью дискретности, определяемая числом разрядов. На результат измерения в значительной мере влияют помехи.

Второй вид вольтметров, которые преобразуют напряжение в частоту, работает по следующей схеме. Напряжение в частоту преобразуется за счет использования импульсной обратной с следующей схеме.ью дискретности, определяемвая вязи. Напряжение интегрируется до опорного уровня. При равенстве срабатывает компаратор и формируется импульс обратной связи, он возвращает интегратор в исходное состояние. Частота срабатывания пропорциональна измеряемому напряжению. На погрешность влияет погрешность интегратора и компаратора, а также нестабильность цепи ОС.

Время импульсные вольтметры работают так: Входное напряжение после соответствующего масштабного преобразования сравнивается с линейно изменяющимся напряжением. Измеряемое напряжение преобразуется в интервал времени. Однако такие вольтметры слишком чувствительны к помехам и для того чтобы избежать влияния помех вольтметры стоятся по принципу двойного интегрирования. В течении калибровочной длительности происходит интегрирование вверх до значения измеряемого напряжение, крутизна характеристики  пропорциональна напряжению. Далее на вход интегратора  подается образцовое напряжение противоположной полярности и происходит интегрирование вниз. Зная крутизну на первом такте и на втором, можно определить измеряемое напряжение.

Состав приборов

1.  Цифровой вольтметр поразрядного кодирования  В2-19

2.  Цифровой вольтметр с преобразованием напряжения в частоту В7-18

3.  Цифровой вольтметр с время – импульсным преобразованием В7-16

4.  Источник постоянного тока

5.  Генератор сигналов помехи

6.  Лабораторный стенд

План исследований:

1.  Ознакомится с лабораторной установкой и регуляторами приборов

2.  Выбрать частоты гармонической помехи при которых будет проводится измерение

3.  Снять значения напряжения цифровым вольтметром В7-16 в отсутствии помехи

4.  занести данные в таблицу

5.  Установить частоту помехи равную 50 Гц и повторить измерения занося  данные в таблицу

6.  Установить частоту близкую к 50 Гц, 55 Гц и провести измерения заново

7.  Наконец, выставить на генераторе низкой частоты частоту помехи, резко отличающуюся от 50 Гц, в нашем случае это 30 Гц и провести эксперимент заново

8.  По полученным данным построить гистограмму распределения и найти погрешность измерений

Выбор частоты помехи в 50 Гц обусловлен тем, что прибор В7-16 максимально адаптирован на подавление помехи этой частоты, так как он имеет время измерения 0,02 с и тем самым обеспечивает максимальное подавление помехи на этой частоте. Во втором опыте частота выбирается близкой к 50 Гц, для того чтобы убедится в том, что подавление помех на частотах близких к 50 Гц также весьма существенное, и, наконец, в третьем случае частота помехи выбирается такой, чтобы прибор не смог обеспечить требуемое подавление частоты, в нашем случае мы выбрали частоту 30 Гц.

Определение погрешностей:

Систематическая погрешность может быть определена как разность между средним значением при многократных измерениях и значением полученным более точным прибором. Поскольку в данной работе более точным прибором мы не обладали, то имеющимися средствами систематическую погрешность определить невозможно.