Расчет параметров вольтметров
план-конспект занятия
Теоретический материал к практической работе "Расчет параметров вольтметров", выполняемой в рамках изучения дисциплины "Электрорадиоизмерения"
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
pz_no5_teoriya.docx | 332.01 КБ |
Предварительный просмотр:
Краткие теоретические сведения
Информация об основных характеристиках электронных вольтметров указывается на их лицевой панели.
Вольтметры классифицируются по различным признакам.
Различают вольтметры электромеханические и электронные.
Электронные вольтметры, в свою очередь, классифицируются по виду индикации, назначению и частотному диапазону.
По виду индикации различают аналоговые и цифровые электронные вольтметры
По частотному диапазону — низкочастотные и высокочастотные.
По назначению (группа В):
- образцовые (В1)
- постоянного тока (В2)
- переменного синусоидального тока (ВЗ)
- импульсного тока (В4)
- фазо-чувствительные (В5)
- селективные (В6)
- универсальные (В7).
При выполнении измерений важно правильно выбрать тип аналогового вольтметра исходя из следующих основных метрологических характеристик:
- измеряемые параметры;
- диапазон измерения напряжения;
- частотный диапазон;
- приведенная погрешность;
- чувствительность;
- цена деления шкалы в выбранном пределе.
Все электронные аналоговые вольтметры, измеряющие напряжение переменного синусоидального тока, строятся по двум схемам:
- усилитель—детектор (У—Д)
Вольтметры, построенные по такой схеме обладают высокой чувствительностью, что определяется наличием в ней дополнительного усилителя переменного тока. Поэтому по этой схеме строятся все микро- и милливольтметры. Данные приборы не универсальны (измеряют только напряжение переменного тока) и за редким исключением имеют узкий частотный диапазон. По назначению они относятся к третьей подгруппе — ВЗ.
- детектор—усилитель (Д—У)
Вольтметры такого типа имеют широкий частотный диапазон (до 1 ГГц), они универсальны (применяются в цепях постоянного и переменного тока) и имеют низкую чувствительность. По назначению их относят к седьмой подгруппе – В7.
Рассмотренные вольтметры содержат входное устройство, детектор, усилитель постоянного тока (УПТ) и индикатор магнитоэлектрической системы (МЭС).
Шкала индикатора аналоговых вольтметров имеет градуировку на два значения напряжения: 10 и 30 и кратна пределам измерения прибора. Кроме того, такие вольтметры дополнительную шкалу в децибелах (dB).
При выполнении измерений в пределах 0,1 мВ; 1 мВ; 10 мВ; 100 мВ и 0,1 В; 1 В; 10 В; 100 В отсчет результата производится по шкале максимальным значением 10, учитывая при этом соответствующий коэффициент шкалы.
Где – выбранный предел измерения
-номинальное значение шкалы
Таким образом, при нахождении переключателя пределов измерения в позициях 0,1 мВ; 1 мВ; 10 мВ; 100 мВ и 0,1 В; 1 В; 10 В; 100 В номинальное значение шкалы будет равно
При использовании пределов 0,3; 3; 30; 300 мВ и 3; 30; 300 В используют шкалу с максимальным значением 30, также учитывая коэффициент шкалы).
Например, если вольтметром измеряют напряжение при установке переключателя пределов измерения в положение 300 мВ, то показания индикатора на шкале с максимальным значением 30 следует умножить на коэффициент шкалы:
где - показание стрелки (в данном случае по шкале от 0 до 30).
Помимо переключателя пределов на лицевую панель вольтметра для уменьшения погрешности измерения, в зависимости от его типа и модели могут быть выведены следующие органы регулировки:
- механический корректор (с регулировочным винтом под шлицевую отвертку), обеспечивающий установку стрелки индикатора на нуль (выполняется до включений тумблера «Сеть»);
- электронная установка стрелки индикатора на нуль (выполняется при включенном приборе и закороченном входе). Обозначается на приборе ►О◄ (Уст. 0).
- калибровка вольтметра (выполняется при включенном вольтметре в целях проверки его работоспособности). Обозначается на приборе ▼ (Калибр.).
В ряде случаев для количественной оценки передаваемых принимаемых напряжений (токов, мощностей) используют не абсолютную единицу измерения (В, мВ), а относительную логарифмическую единицу — децибел. Поэтому большинство современных стрелочных вольтметров (как автономных, так и вмонтированных в другие приборы — генераторы сигналов, измерители нелинейных искажений и др.) помимо обычных шкал имеют и шкалу измерения в децибелах, которая отличается четко выраженной неравномерностью и по которой можно получать результат сразу, не прибегая к отсчетам в вольтах.
Чаще всего нуль шкалы в децибелах в этих приборах соответствует входному напряжению 0,775 В. При этом, если напряжение больше условного нулевого уровня, оно положительное, а если меньше этого уровня – отрицательное.
Шкала децибелов короче других шкал, и начинается она на некотором расстоянии от нулевой риски шкалы напряжений, так как нулю вольт соответствует ∞ дБ.
Каждый поддиапазон измерения, указанный на переключателе пределов, отличается от соседнего на 10 дБ, что соответствуй изменению напряжения в 3,16 раз.
Для получения результата измерения показания, снятые со шкалы децибелов, алгебраически складываются с значением, установленным на переключателе пределов измерения (а не перемножаются, как в случае отсчета напряжений). Например, если ручка переключателя пределов установлена на значении -20 дБ, а стрелка прибора находится на отметке -1,5 дБ, результат измерения составит -20 + (-1,5) = -21,5 дБ.
Шкала децибелов в электронных вольтметрах проградуирована в значениях абсолютных уровней напряжения и предназначена для измерения отношения напряжений на входе и выходе фильтров, усилителей, аттенюаторов и определения ослабления.
Формула для расчёта абсолютного уровня напряжения:
где U – измеренное значение напряжения, [В]
U0= 0,775 В.
Единица измерения уровней — Бел — слишком крупная единица, поэтому на практике пользуют десятую часть бела — децибел.
Примеры решения задач
Пример 1. Требуется определить полное название прибора, представленного на рисунке 1.
Рисунок 1. Лицевая панель (а) и шкала индикатора (б) прибора В3-38.
Решение. В соответствии с приведенной ранее классификацией вольтметров маркировка B3 означает, что это вольтметр электронный переменного тока, а 38 — номер модели.
По виду лицевой панели устанавливаем, что прибор аналоговый.
Полное название: Вольтметр переменного тока, электронный аналоговый, 38-ой модели.
Пример 2. Требуется определить диапазон измеряемых напряжений () вольтметром B3-38 по его шкале, показанной на рис. 1 б.
Решение. Минимальное напряжение, измеряемое прибором, рассчитывается при установке переключателя пределов в наложение 1 mV.
Расчет выполняем по верхней шкале, кратной 1 мВ (с цифрой 10).
Коэффициент шкалы:
Минимальное напряжение, которое вольтметр измерит с допустимой (оговоренной в паспорте) погрешностью, будет равно:
Максимальное значение измеряемого напряжения совпадает с значением т.е. равно 300 В.
Следовательно, диапазон измеряемых напряжений вольтметром B3-38 .
Пример 3. Требуется определить параметры, измеряемые прибором B3-38.
Решение. В соответствии с маркировкой B3 этот вольтметр предназначен для измерения напряжения переменного тока.
Пример 4. Требуется определить чувствительность вольтметра B3-38.
Решение. Чувствительность многопредельного прибора определяется в самом малом пределе измерения прибора — 1 мВ, и её значение обратно пропорционально цене деления в этом пределе.
Цена деления вольтметра с учетом коэффициента шкалы:
Тогда его чувствительность
Пример 5. Требуется определить частотный диапазон () вольтметра B3-38.
Решение. Под шкалами прибора находим граничные частоты прибора:
минимальная — 20 Гц и максимальная — 5 МГц.
Следовательно, диапазон частот измеряемых напряжений вольтметра B3-38 .
Пример 6. Требуется определить погрешность измерения напряжения 1,5В с частотой 100 кГц прибором B3-38.
Решение. Так как частота измеряемого напряжения входит в частотный диапазон прибора, его относительная действительная погрешность рассчитывается по формуле 2.4:
Относительная приведенная погрешность прибора указана под его шкалой и имеет два значения, из которых необходимо выбрать одно, соответствующее данному измерению (напряжение 1,5В с частотой 100 кГц):
равна ±2,5 %.
Предел измерения выбираем равным 3В, так как в больших пределах погрешность возрастет, а в меньших — стрелка индикатора «зашкалит».
Тогда
Пример 7. Требуется определить, скольким децибелам соответствует значение напряжения 5 В).
Решение. Решим данную задачу двумя способами:
- Для измерения напряжения 5В выбираем предел в 10 В, что соответствует положению переключателя пределов +20 dB.
Так как выбран предел 10В, отсчёт измеренного значения ведется по шкале от 0 до 10. Взяв линейку и установив один ее конец в механический корректор, а второй — на цифру 5 верхней шкалы вольтметра увидим, что линейка на шкале децибел лежит после шестого деления слева от 0 децибел:
Рассчитаем цену деления шкалы на участке от 0 до -5 дБ:
Следовательно, .
Подставим измеренное значение напряжения 5В в формулу
Рассчитаем погрешности полученного измерения:
по формуле 2.1
по формуле 2.2
Пример 5.8. Требуется определить, скольким вольтам соответствует -12 дБ.
Решение. Для решения этой задачи необходимо найти также положения переключателя пределов и стрелки индикатора по децибелам, при сложении которых в результате получится -12 дБ.
Выбираем положение -10 dB переключателя пределов, что соответствует пределу измерения 300 мВ.
Соответственно, для отсчёта измеренного значения напряжения используется шкала от 0 до 30. Стрелку индикатора (линейку) устанавливаем по шкале децибел на отметку -2. При этом, о шкале сот 0 до 30 стрелка индикатора (линейка) покажет 18,5:
тогда с учетом коэффициента шкалы:
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Ситуационная задача для расчетов параметров работы в СИЗОД
Презентация ситуационной задачи для учебных заведений пожарно-технического профиля...
Расчет сил и средств на тушение условного пожара по заданным параметрам
Освоить алгоритм расчета сил и средств на тушение условного пожара по заданным параметрам с учетом обстановки на пожаре, путей распространения пожара и направления ведения действий по тушению условног...
Практическая работа "Расчет параметров компрессора"
Методическая разработка практического занятия по УД "Технологическое оборудование" на тему: Расчет параметров компрессора"...
ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПО ПЕРЕХОДАМ ТКАЦКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Развитие техники и технологии ткацкого производства, применение нового высокопроизводительного оборудования с микропроцессорами диктует новый подход к выбору техноло...
Расчет параметров мультиметров
Теоретический материал к практической работе "Расчет параметров мультиметров", выполняемой в рамках изучения дисциплины "Электрорадиоизмерения"...
Методическая разработка урока теоретического обучения по профессии 13.01.10 "Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)" по теме "Расчет параметров трансформатора".
В иллюстрированной методической разработке представлен подробный порядок расчета трансформатора исходя из его магнитопровода (формы листов электротехнической стали, их общего сечения), метод расчета д...
Методическая разработка. Расчет трубопровода и основных параметров насоса
Методическая разработка. Расчет трубопровода и основных параметров насоса. Дана методика расчетов следующих значений: 1. ) Диаметр трубопровода.2) Режим движения жидкости.3) Коэффициент трения.4) Сумм...