ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ВИДЕ НЕРАВНОВЕСНЫХ МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

 

Цель работы

Исследование возможности использования мостов переменного тока для измерения различных неэлектрических величин; способов увеличения чувствительности измерительной схемы и уменьшения погрешности измерения.

 

Содержание работы

Экспериментальное исследование чувствительности и нелинейности функций преобразования мостовых схем переменного тока с параметрическими преобразователями, работающих в режиме амплитудной модуляции.

 

Подготовка к работе

Самостоятельная работа студентов при подготовке к выполнению лабораторной работы проводится по следующим направлениям:

· теория мостовых измерительных цепей переменного тока;

· теория амплитудной модуляции;

· преобразователи неэлектрических величин, работающие в мостовых цепях переменного тока.

Литература: /12/ С.51-57; /13/ С. 94-97, 132 - 135;

/ Конспект лекций /.

 

Вопросы для самопроверки

2.18.4.1 Нарисуйте схемы конструкций преобразователей для измерений как можно большего числа разнородных физических величин на основе использования мостовых схем переменного тока. Устно дайте необходимые пояснения, позволяющие понять принцип работы.

2.18.4.2 Объясните особенности работы неравновесных мостов переменного тока . Укажите, каким требованиям должны отвечать источник питания моста переменного тока и нагрузка.

2.18.4.3. Напишите выражение для амплитудно-модулированного напряжения на выходе мостовой схемы.

2.18.4.4. Нарисуйте временные зависимости для модулируемого, модулирующего и амплитудно-модулированного напряжений, действующих в цепях моста переменного тока.

2.18.4.5. Нарисуйте частотный спектр амплитудно-модулированного сигнала напряжения. Укажите, каким должно быть соотношение частот модулирующего и модулируемого напряжения и почему.

2.18.4.6. Нарисуйте схему амплитудного демодулятора.

2.18.4.7. Нарисуйте временную зависимость демодулированного сигнала напряжения.

2.18.4.8. Объясните, какие требования предъявляются к фильтру демодулятора. Напишите выражение, позволяющее рассчитать элементы фильтра на выходе демодулятора.

2.18.4.9.Укажите, какие искажения вносятся фильтром в выходной сигнал, и объясните, почему это происходит.

 

Порядок выполнения работы

2.18.5. 1. После собеседования с преподавателем по теоретической части получите у него необходимые для исследования приборы и оборудование.

2.18.5. 2. Изучите конструкции и правила работы с полученным оборудованием и приборами. Занесите в таблицу 2.18.1 основные параметры используемого оборудования и приборов.

2.18.5. 3. Составьте мостовую схему с одним рабочим плечом, которым является преобразователь неэлектрической величины, изменяющейся по заданному закону (например, гармоническому)

2.18.5. 4. С помощью осциллографа исследуйте форму модулирующего, модулируемого, амплитудно-модулированного и демодулированного сигнала напряжений. Сравните экспериментально полученные временные зависимости напряжений с теоретическими ( п.2.18.4.4 и п. 2.18.4.7). Сделайте вывод о причинах возможных различий.

2.18.5. 5. Экспериментальным путём определите функцию преобразования исследуемой мостовой схемы. Результаты измерений занесите в таблицу 2.18.2.

2.18.5. 6. По результатам измерений постройте график функции преобразования исследуемой схемы.

2.18.5. 7. По функции преобразования схемы рассчитайте её относительную чувствительность и относительную нелинейность функции преобразования.

2.18.5. 8. Проанализируйте результаты экспериментальных исследований и расчётов, сделайте выводы о возможностях применения измерительных цепей в виде неравновесных мостов переменного тока, работающих в режиме амплитудной модуляции.

Содержание отчёта

Отчёт оформляется в соответствии с общими указаниями, перечисленными в разделах 2.18.4 и 2.18.5 рисунки, схемы, формулы и выводы.

Таблица 2.14.1 - Технические характеристики используемого оборудования

Название прибора	Тип, Марка	Измеряемая (изменяемая или генерируемая величина) ед. изм.	Диапазон измерения (изменения) величин, ед. изм.	Напряжение питания	Класс точности (погрешность)	Прочие характеристики

 

2.19 Лабораторная работа № 19
Синтез структуры и параметров измерительных приборов

 

Цель работы

Познакомить студентов с основами синтеза измерительных приборов, принципами построения измерительных цепей, c основами синтеза измерительных приборов , принципами построения измерительных цепей , приемами коррекции их характеристик .

Содержание работы

Составление функциональной схемы цепи преобразования измерительного прибора , обеспечивающей все элементарные преобразования , необходимые для преобразования заданной входной величины в заданную выходную . Экспериментальное исследование характеристик этой цепи , введение корректирующих звеньев , обработка результатов исследования с целью определения параметров и характеристик исследуемой цепи преобразования.

Подготовка к работе

Самостоятельная подготовка студентов к работе осуществляется по следующим разделам:

- изучение этапов синтеза измерительных приборов;

- изучение основных принципов построения измерительных цепей;

- изучение основных приемов коррекции характеристик и параметров измерительных цепей;

- подготовка математического аппарата для проведения эксперимента и обработки экспериментальных данных;

- составление плана исследований и знакомство с используемой аппаратурой и приборами.

Литература : /1/ C. 30-34, 46-52, 70-72, /2/ C. 51-53, 61-65 , /3/ C. 39-45, 101-106, 114-117 , /4/ C. 64-66 , 100-109 , 164-166 , /5/ C. 28-34 .

Вопросы для самопроверки

2.19.4.1 Определение понятия «синтез» структуры и параметров измерительного прибора

2.19.4.2 Перечислите выходные характеристики измерительных приборов, которые требуют особого рассмотрения при синтезе.

2.19.4.3 Перечислите основные этапы задачи синтеза измерительного прибора.

2.19.4.4 Нарисуйте примеры возможных функциональных схем построения измерительных приборов, реализующих последовательное, параллельное (встречное и согласное), смешанное соединение звеньев в цепи преобразования, осуществляющих необходимые элементарные преобразования измерительного сигнала.

2.19.4.5 Напишите выражения для расчета функций преобразования приборов, построенных в соответствии с приведенными в п.2.19.4. 4 схемами, по функциям преобразования отдельных звеньев цепи преобразования.

2.19.4.6 Назовите основные принципы построения измерительных цепей преобразования. Объясните, в чем заключается каждый принцип, укажите преимущества, недостатки и области применения этих принципов. Ответ поясните схемами и формулами.

2.19.4.7 Перечислите основные приемы коррекции (линеаризации) функции преобразования измерительных приборов. Объясните в чем заключается сущность каждого приема .

2.19.4.8 Нарисуйте примеры возможных функциональных схем для линеаризации функций преобразования измерительных приборов и напишите выражения для расчета функций преобразования приборов, построенных по приведенным схемам.

2.19.4.9 Объясните, в чем заключается метод наименьших квадратов, используемый для аппроксимации функциональных зависимостей. Напишите формулы для определения коэффициентов уравнений первого и второго порядка, используемых для аппроксимации рассматриваемы функций по методу наименьших квадратов.