Исследование эффективности методов подавления продольных и поперечных помех при измерении постоянного напряжения

1. Цель работы.

1.1 Исследование методических и инструментальных погрешностей измерений постоянного напряжения, выполняемых с помощью вольтметров различных систем.

1.2. Исследование эффективности методов подавления продольных и поперечных помех при измерении постоянного напряжения.

1.3. Исследование частотных погрешностей измерения параметров переменного напряжения различной формы.

2. Использованные средства измерений.

Таблица 2.1. Перечень использованных средств измерений

№ п/п	Наименование средства измерений	Тип средства измерений	Измеряемая величина	Предел измерений (конечное значение)	Собственное сопротивление	Предел допускаемой основной погрешности
1	Цифровой интегрирующий вольтметр	В7-23	Напряжение	0 ÷ 100 В 0 ÷ 10 В 0 ÷ 0,1 В	< 100 Ом	0,001 В 0,001 В 0,00001 В
2	Вольтметр	Электродинамический	Напряжение	0 ÷ 15 В	100 Ом	0,2
3	Вольтметр	Электромагнитный	Напряжение	0 ÷ 15 В	166,7 Ом	0,5

3. Программа работы.

3.1. Экспериментальное исследование погрешностей измерения постоянного напряжения.

3.1.1. Экспериментальное определение методических погрешностей измерения напряжения, выполняемого вольтметрами различных систем.

3.1.2. Определение влияния продольной помехи на показания цифрового интегрирующего вольтметра, определение коэффициента помехоподавления при различных способах подключения вольтметра к источнику измеряемого напряжения.

3.1.3. Определение влияния поперечной помехи на показания цифрового интегрирующего вольтметра, определение зависимости коэффициента помехоподавления от частоты помехи.

3.2. Экспериментальное исследование погрешностей измерения параметров переменного напряжения.

3.2.1. Исследование зависимости результатов измерения от частоты измеряемого синусоидального напряжения.

4. Выполнение работы.

4.1. Пункт 3.1.1. программы работы.

Исходные данные:

1. Напряжение источника питания: Е₀ = 30,05 В

2. Собственное сопротивление электродинамического вольтметра: R_в.эд. = 100 Ом

3. Собственное сопротивление электромагнитного вольтметра: R_в.эм. = 166,7 Ом

4. Сопротивление измеряемого участка цепи: R = 200 Ом

5. Сопротивление остальной части цепи: R_ц = 100 Ом

6. Используемый диапазон аналоговых вольтметров: U_к = 15 В

 

Используя исходные данные, снимем с приборов необходимые показания, рассчитаем интересующие значения и занесем все это в таблицу 4.1.1.

Таблица 4.1.1.

Тип прибора	U0, В	Ũ, В	ΔU, В	Δмет, В	Границы инструментальной погрешности, В	Границы общей погрешности, В
Электромагнитный	20,14	14,30	–5,84	-5,72
Электродинамический	20,14	12,10	–8,04	-8,01

Расчеты.

Изменение измеряемого напряжения ΔU:

ΔU ≈ Ũ – U₀

ΔU_эм ≈ 14,3 – 20,14 = –5,84 В

ΔU_эд ≈ 12,1 – 20,14 = –8,04 В

Методическая погрешность измерений Δ_мет:

Относительная методическая погрешность γ_мет:

Абсолютные и относительные погрешности приборов:

Границы абсолютной и относительной погрешностей измерений напряжения в нормальных условиях:

(–Δ_ин + Δ_мет < ΔU < Δ_ин + Δ_мет) В                (–γ_ин + γ_мет < γ_U < γ_ин + γ_мет) %

(–8,04 < ΔU_эд < –7,98) В                              (–66,91 < γ_Uэд < –66,42) %

(–5,80 < ΔU_эм < –5,65) В                              (–40,52 < γ_Uэм < –39,47) %

Вывод:

В ходе проведения эксперимента были получены значения ΔU, которые в теории должны быть равны Δ_мет. Однако полученные нами значения ΔU отличаются от высчитанных Δ_мет. Но для электродинамического прибора, с учетом погрешности, экспериментальное значение ΔU совпадает с Δ_мет. Для электромагнитного же прибора значение ΔU не входит в диапазон допустимых погрешностей, однако эта величина соизмерима с вычисленным значением Δ_мет. Это можно объяснить приближенностью формулы ΔU ≈ Ũ – U₀, по которой и вычислялось значение ΔU.

4.2. Пункт 3.1.2. программы работы.

Исходные данные:

1. Постоянное напряжение: U_x = 0 В