Время-импульсны й цифровой вольтметр
В этих вольтметрах (рис. 2, а и б) измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется во временной интервал tx путем сравнения Ux с линейно-изменяющимся напряжением Uk.
Рис. 2. Схема (а) и диаграммы напряжений (б) время-импульсного вольтметра
При запуске прибора старт-импульсом в момент t 1 срабатывает триггер Тг, который открывает ключ К и запускает генератор линейно-изменяющегося напряжения ГЛИН. Напряжение UK на выходе генератора ГЛИН начинает изменяться по линейному закону, и на вход ПУ подаются квантующие импульсы. В момент t 2 при UK = UX сравнивающее устройство СУ стоп-импульсом через триггер и ключ прекращает подачу импульсов в ПУ. Таким образом, за время tx = t 2 — t 1 = Ux / k (где k — коэффициент, характеризующий скорость изменения напряжения U к) на вход ПУ пройдет число импульсов N = tx / T 0 = Uxf 0 / k. (2.1)
Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность квантования, зависящая от tx / To; 2) погрешность реализации от нестабильности fо; 3) погрешность от наличия порога срабатывания СУ; 4)погрешность от нелинейности и нестабильности кривой линейно-изменяющегося напряжения, т. е. от непостоянства k; эта составляющая практически определяет точность этих вольтметров. В настоящее время у время-импульсных ЦИУ погрешность снижена до ±0,05 %. Показания этих ЦИУ определяются мгновенным размером входного сигнала, а поэтому эти ЦИУ чувствительны к помехам.
Задача 1.14
Найти результат и погрешность косвенного измерения частоты по результатам прямых измерений реактивного сопротивления и индуктивности катушки с независимыми случайными погрешностями, распределенными по нормальному закону.
XL = (1,10 0,02) Ом, PxL = 0,96; L = (105 2) мГн, РL = 0,94.
Записать результат в стандартной форме для Р = 0,92.
Решение: 1) Определяем результат косвенного измерения частоты по формуле
ω = = = 10,476 (Гц)
2) Определяем СКО случайной погрешности косвенного измерения σ(Y). Для этого сначала находим СКО погрешности измерений XL и L: σ( XL )= ,
где Δ1 = 0,02 Ом – половина доверительного интервала случайной погнрешности измерения реактивного сопротивления катушки; Z 1 – значение аргумента Z для функции Лапласа
Ф(Z)= = = 0,48;
По таблице П.1 приложения для Ф(Z)=0,48 находим ZXL = 2,05 Отсюда σ( XL )= = 0,00976 Ом.
Аналгогично для нахождения σ(L) определяем Ф(Z)= = = 0,47 По таблице П.1 приложения для Ф(Z)=0,47 находим ZL = 1,87. Отсюда
σ( L )= = 0,00106 Гн.
Затем определяем частные производные:
= = - = - = -100. = = = 9,524.
Наконец, находим СКО
σ(ω) = = = 0,9761 Гц.
3) Определим доверительный интервал для погрешности косвенного измерения частоты. Для Ф(Z) = = = 0,46 по таблице П.1 приложения находим Zω= 1,75. Отсюда
Δω= σ(ω)·Zω=0,9761·1,75 ≈ 1,71 Гц.
4) Записываем результат измерения в стандартной форме:
ω = (10,476 1,71) Гц; Р = 0,92.
Задача 4.07 Измерительный мост собран по схеме, приведенной на рисунке 4.1. Определить емкость конденсатора Сх и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, если баланс моста достигается при значениях R 2 , R 3 , R 4 , С3, указанных ниже, а частота питающего мост переменного напряжения f.
f = 700Гц; С3= 2000 пФ = 2000·10-12 Ф; R 2 = 40 кОм = 40·103 Ом; R 3 = 40 кОм = 40·103 Ом; R 4 = 20 кОм = 20·103 Ом. Сх - ? tgδ - ?
Рис. 4.1. Схема к задаче 4.07 Решение: Для измерения емкости конденсаторов с малыми потерями показана на Рис. 4.1. Для анализа используем эквивалентную схему Рис. 4.2. Полные сопротивления плеч в данном случае:
Z1 = Rx + ; Z 2 = R 2 ; Z 3 = R 3 + ; Z 4 = R 4 .
Рис. 4.2.Последовательная (а) эквивалентная схема и векторная диаграмма конденсатора с потерями
Подставив эти выражения в формулу равновесия моста, будем иметь
Отсюда получим условие равновесия моста:
С x = C3 ·R4 / R2 ; Rx = R3 ·R2 / R4 . С x = 2000·10-12 ·20·103 / 40·103 = 1000·10-12 (Ф); R x = 40·103 ·40·103 / 20·103 = 80·103 (Ом) = 80 кОм.
Угол потерь δ, дополняющий до 90º угол фазового сдвига тока относительнго напряжения, определяется из выражения
tgδ = ω· С x · R x = ω· С3 · R 3 ; ω = 2π f ; tgδ = 2· 3,14·700·1000·10-12 ·80·103 = 351680000· 10-9 = 0,35168, откуда δ = 19º21`. Задача 6.07
Для измерения сопротивления Rx используют амперметр с внутренним сопротивлением RA и вольтметр с внутренним сопротивлением Rv. При составлении схемы измерений вольтметр включается до амперметра и измеряет падение напряжения на амперметре и измеряемом сопротивлении или после амперметра (рис. 5). Определить, какая из двух схем дает меньшую погрешность измерения. Исходные данные для расчета приведены ниже.
а) б) Рис. 5. Схемы к задаче 6.07 Rx = 25 Ом; RA = 5 Ом; Rv = 15 кОм = 15·103 Ом.
Решение: Измерение токов и напряжений всегда сопровождаются погрешностью, обусловленной сопротивлением используемого средства измерений. Включение в исследуемую цепь средства измерений искажает режим этой этой цепи. Включение амперметра, имеющего сопротивление RA в цепь, изображенную на Рис. 5,а, приведет к тому, что вместо тока I = U / R, который протекал в этой цепи до включения амперметра, после включения амперметра пойдет ток I 1 = U /( R х + RA). Погрешность Δ I= I1- I = U/(R х + RA) - U/R х Для наглядного представления, примем U = 10 В. Тогда I = 0,4 А; I 1 = 0,3333 А; Δ I =0,0666 А и чем выше U , тем больше погрешность. Показания же вольтметра почти не изменилось, т.к. RA меньше R х. По схеме, представленной на Рис. 5,б, при включении вольтметра параллельно резистору R х , имеющего сопротивление Rv, для измерения напряжения на резисторе R х, режим цепи тоже нарушается, т.к. вместо напряжения Uv = U· R х/ (R х+ RA), которое было в схеме до включения вольтметра, после его включения напряжение
Uv 1 = = 8,3313 (В). Uv = 8,333 В.
Тогда, погрешность Δ U = Uv - Uv 1 = 0,0017 (В). Поэтому можно сделать вывод: 1) Погрешность для Рис. 5,а тем выше, чем выше сопротивление амперметра; 2) Погрешность для Рис.5,б тем выше, чем меньше сопоротивление вольтметра - поэтому первая схема дает меньшую погрешность измерения.
Выводы При изучении получены знания по использованию методов и средств измерений, ознакомились с принципами работы и устройством основных измерительных приборов и систем, приобрели навыки проведения измерений.
ЛИТЕРАТУРА 1. Основы метрологии и электрические измерения. /Под ред. Е.М. Душина/ - Л. «Энергоатомиздат», 1987 – 480с. 2. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. /Под ред. Б.П. Хромого/. – М «Радио и связь», 1986 – 424с. 3. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения – М. «Радио и связь», 1985 – 368с. 4. Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения – М, «Высшая школа»,1986 –351с. 5. Методические указания к изучению курса «Основы метрологии и измерительной техники» / Сост. Ф.Я. Шухат – Северодонецк; Изд-во СТИ, Восточноукр. Нац. Ун-та, 2000, 27 с. 6. Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения- М., Машиностроение, 1988 – 240 с. 7. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник / Под ред. Е.М.Душина – Л., Энергоатомиздат, 1987 – 480 с. 8. Цюцюра С.В., Цюцюра В.Д. Метрологія, основи вимірювань, стандартизація та сертифікація: Навч. посіб. – К., Знання, 2005 – 242с.
ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица П.1 Значение нормированной функции Лапласа Ф(Z)
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (191)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |