Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 187
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ТОР
отчет
по лабораторной работе №6
по дисциплине «Основы метрологии и радиоизмерений»
Тема: Поверка измерительных генераторов
| Студент гр. | | |
| Преподаватель | | Данилин А.А. |
Санкт-Петербург
2022
Цель работы: изучение устройства генераторов сигналов и принципов их применения в радиоизмерительной практике. Исследование генераторов гармонических сигналов – низкочастотный (НЧ), высокочастотный (ВЧ) и генератор импульсов прямоугольной формы. Изучение структурных схем и назначения органов управления генераторов, методик контроля их параметров (поверки).
Теоретические сведения:
Измерительные генераторы – источники образцовых (тестовых) сигналов. Они отличаются возможностью установки формы и параметров выходных сигналов с заданной точностью (нормируемыми метрологическими характеристиками). Процедура контроля параметров измерительных генераторов и, в ряде случаев, их корректировки называется поверкой. Результатом поверки является аттестация прибора на соответствие его паспортному классу точности. Согласно ГОСТ 15069–86 измерительные генераторы делят по функциональному назначению на подгруппы:
1. Низкочастотные генераторы сигналов (подгруппа Г3) – источники гармонических (синусоидальных) колебаний низких частот (от десятков герц до сотен килогерц –…единиц мегагерц).
2. Высокочастотные генераторы сигналов (Г4) – приборы, вырабатывающие гармонические модулированные и немодулированные колебания высоких и сверхвысоких частот (от 0,1 МГц до десятков гигагерц);
3. Генераторы импульсов (Г5) – источники одиночных или периодических видеоимпульсов, обычно прямоугольной формы.
4. Генераторы сигналов специальной формы (Г6). Это функциональные генераторы низких и инфранизких частот, генераторы колоколообразных импульсов, сигналов случайной формы с нормируемыми статистическими параметрами (шумовые генераторы).
5. Генераторы сигналов произвольной формы с прямым цифровым синтезом сигнала (Direct Digital Synthesis – DDS).
6. Синтезаторы частоты на основе деления и умножения частоты опорного высокостабильного генератора.
Аналоговые измерительные генераторы гармонических сигналов (НЧ, ВЧ и СВЧ) перекрывают диапазон частот от единиц герц до десятков гигагерц. В генераторах ВЧ предусматривают возможность амплитудной (АМ), а в ряде приборов – частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляций.
Основным блоком измерительного генератора гармонических колебаний, определяющим частоту и форму выходного сигнала, является задающий генератор.
Генераторы импульсов общего применения предназначены, как правило, для получения видеоимпульсов прямоугольной формы. Они используются при исследовании импульсных и цифровых устройств, измерении переходных характеристик и пр.
Функциональные генераторы – это генераторы нескольких форм сигналов (синус, меандр, треугольник и др.). Частота сигналов может меняться в широком диапазоне – от долей герц до единиц мегагерц. От рассмотренных ранее генераторов они отличатся принципом действия. Для получения напряжения разных форм используют аналоговые интеграторы на основе прецизионных операционных усилителей, охваченные ПОС. Диапазон частот ограничен частотными свойствами применяемых операционных усилителей. Особенностью таких приборов является возможность управления частотой с помощью напряжения. Это позволяет использовать функциональные генераторы в измерителях АЧХ и в генераторах с частотной модуляцией.
Описание лабораторной установки: В состав лабораторной установки входят исследуемые генераторы – высокочастотный Г4-102 и низкочастотный Г3-112, импульсный генератор Г5-54. Функциональный генератор GFG-8219A используется как источник сигнала модуляции. Образцовые приборы, позволяющие провести поверку этих генераторов – электронно-счетный частотомер Agilent 53181A, цифровой мультиметр GDM-8246 и цифровой осциллограф GDS-820С.
Обработка результатов:
1. Поверка высокочастотного генератора Г4-102
Структурная схема поверки ВЧ-генератора Г4-102:
Таблица 1.1. Измерение погрешности установки частоты ВЧ генератора Г4-102:
| Установленное значение | Измеренное значение | Относительная погрешность установки, % | Паспортное значение предела погрешности, % |
| 5 | 5,044 | 0,872323553 | 1 |
| 8,5 | 8,6036 | 1,204147101 | |
| 12,5 | 12,6242 | 0,983824718 | |
| 13 | 13,09265 | 0,707648948 | |
| 18 | 18,15316 | 0,843709855 | |
| 25 | 25,0623 | 0,248580537 | |
| 26 | 26,3242 | 1,231566391 | |
| 38 | 38,3342 | 0,871806377 | |
| 50 | 50,29472 | 0,585985964 |
Формула для расчета относительной погрешности установки:
, где f – отметка по шкале генератора, 
– измеренное значение частоты.Таблица 1.2. Измерение погрешности установки выходного напряжения на калиброванном выходе генератора Г4-102:
| Установленное значение | Измеренное значение | Относительная погрешность установки, % | Паспортное значение предела погрешности, % |
| 316000 | 348210 | 9,25016513 | 18 |
| 100000 | 110320 | 9,354604786 | |
| 31600 | 34720 | 8,986175115 | |
| 10000 | 11490 | 12,96779809 | |
| 3160 | 2970 | 6,397306397 |
Таблица 1.3. Измерение погрешности установки коэффициента амплитудной модуляции:
| Установленное значение коэффициента модуляции, % |  |  | Измеренное значение коэффициента модуляции, % | Относительная погрешность установки, % |
| 90 | 2,68 | 0,24 | 83,56164384 | 7,704918033 |
| 70 | 2,52 | 0,24 | 82,60869565 | 15,26315789 |
| 50 | 2,36 | 0,44 | 68,57142857 | 27,08333333 |
| 30 | 2 | 0,8 | 42,85714286 | 30 |
| 10 | 1,68 | 1,28 | 13,51351351 | 26 |
Формула для расчета коэффициента модуляции:
Синусоидальная форма АМ сигнала для m = 90 %:
Исследование режима АМ с другими формами модулирующего сигнала генератора GFG -8219A:
-
Треугольник:
-
Меандр:
Наблюдение искажения формы огибающей, возникающих из-за ограниченной полосы частот модулятора генератора Г4-102:
-
10 кГц:
-
20 кГц:
-
30 кГц:
2. Измерение параметров прямоугольных импульсов генератора Г5-54
Структурная схема поверки генератора импульсов Г5-54:
Визуальный контроль формы и оценка длительности и амплитуды:
Форма импульса:
Таблица 2.1. Параметры импульса:
| Установленная амплитуда импульса, В | Измеренная амплитуда Vp-p, В | время нарастания, нс | время спада, нс | длительность импульса, нс |
| 2 | 2,14 | 73,6 | 75,59 | 867,1 |
Таблица 2.2. Расчет погрешности установки амплитуды импульса:
| Установленная амплитуда импульса, В | Измеренная амплитуда Vp-p, В | Погрешность установки амплитуды, В | Паспортное значение погрешности, В |
| 2 | 2,14 | 0,14 | 0,2 |
| 3 | 3,12 | 0,12 | 0,3 |
| 4 | 4,24 | 0,24 | 0,4 |
| 5 | 5,12 | 0,12 | 0,5 |
| 6 | 6,16 | 0,16 | 0,6 |
Формула для расчета погрешности установки амплитуд:
.Таблица 2.3. Расчет погрешности установки длительности импульса:
| Установленная длительность импульса, мкс | Измеренная длительность, мкс | Измеренное время нарастания, нс | Измеренное время спада, нс | Погрешности установки длительности импульса, мкс | Паспортная погрешность установки длительности, мкс |
| 10 | 9,999 | 130,4 | 133,6 | 0,001 | 1,03 |
| 100 | 89 | 847 | 847 | 11 | 10,03 |
Формула для расчета погрешности установки длительности импульса:
.Таблица 2.4. Измерение погрешности установки частоты следования импульсов генератора Г5-54:
| Установленное значение | Измеренное значение | Относительная погрешность установки, % | Паспортное значение предела погрешности, % |
| 10 | 9,978 | 0,220485067 | 10 |
| 100 | 99,506 | 0,496452475 | |
| 1000 | 997,403 | 0,260376197 | |
| 10000 | 9952,273 | 0,47955879 | |
| 30 | 30,419 | 1,377428581 | |
| 300 | 304,951 | 1,623539519 | |
| 3000 | 3046,148 | 1,514962503 | |
| 30000 | 30221,352 | 0,732435796 | |
| 70 | 71,98 | 2,750764101 | |
| 700 | 717,975 | 2,503569066 | |
| 7000 | 7179,842 | 2,504818351 | |
| 70000 | 71319,574 | 1,85022698 | |
| 100 | 100,63 | 0,626055848 | |
| 1000 | 1005,154 | 0,512757249 | |
| 10000 | 10045,432 | 0,452265268 | |
| 100000 | 99870,253 | 0,129915562 |