Файл: Методические указания по проведению практических занятий по метрологии и измерительной технике для студентов всех специальностей очной формы обучения.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 256
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
u(t) находим все остальные параметры:
UСКЗ=8,31 В; UСВЗ=7,68 В; KА=2,27; KФ=1,06.
2) Для вольтметра вида В3 с закрытым входом и детектором СКЗ по показаниям прибора находим СКЗ сигнала на выходе детектора (т.е.
)
,
откуда находим Um
,
и все остальные параметры сигнала u(t):
UСКЗ=10,18 В; UСВЗ=9,62 В; KА=2,27; KФ=1,06.
3) Для вольтметра вида В3 с закрытым входом и детектором СВЗ по показаниям прибора находим СВЗ сигнала на выходе детектора (т.е.
)
,
откуда находим Um
,
и все остальные параметры сигнала u(t):
UСКЗ=10,06 В; UСВЗ=10,01 В; KА=2,27; KФ=1,06.
4) Для вольтметра вида В4 с закрытым входом по показаниям прибора находим пиковое положительное значение сигнала на входе детектора (т.е.
), которое соответствует показаниям вольтметра
,
откуда находим
и все остальные параметры сигнала u(t):
UСКЗ=5,88 В; UСВЗ=5,56 В; KА=2,27; KФ=1,06.
4.3.3. Задачи для самостоятельного решения
1. Для периодического сигнала, приведенного на рис. 4.3.3, найти в общем виде показания электронного вольтметра вида В3 с открытым входом и с одним из перечисленных ниже детекторов:
а) с пиковым детектором;
б) с детектором СКЗ;
в) с детектором СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с открытым входом.
2. Для периодического сигнала, приведенного на рисунке в задаче № 1, найти в общем виде показания электронного вольтметра вида В3 с закрытым входом и имеющим:
а) пиковый детектор;
б) детектор СКЗ;
в) детектор СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с закрытым входом.
3. Для периодического сигнала, приведенного на рисунке в задаче № 1, найти все параметры напряжения (Um; UСКЗ; UСВЗ; KА; KФ), если при измерении напряжения электронным вольтметром вида В3 с открытым входом показания его были 10 В. Вольтметр имеет:
а)пиковый детектор;
б) детектор СКЗ;
в) детектор СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с открытым входом.
4. Для периодического сигнала, приведенного на рисунке в задаче № 1, найти все параметры напряжения, если при измерении напряжения электронным вольтметром вида В3 с закрытым входом показания его были 10 В. Вольтметр имеет:
а) пиковый детектор;
б) детектор СКЗ;
в) детектор СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с закрытым входом.
Примечание.
При решении задач полезно помнить соотношение:
,
где
- СКЗ полного сигнала;
U0 – постоянная составляющая сигнала;
- СКЗ исходного сигнала без постоянной составляющей (СКЗ переменной составляющей исходного сигнала).
4.3.4. Задачи для тестового контроля
Сигнал u(t) для всех задач имеет вид:
Расчетные значения округлять в соответствии с правилами метрологии до двух знаков после запятой.
1) Найти показания вольтметра вида В3 с детектором СКЗ и открытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
2) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с детектером СКЗ и открытым входом показания вольтметра были Uv=10 В.
3) Найти показания вольтметра вида В3 с детектером СВЗ и открытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um
=10 В.
4) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с детектором СВЗ и открытым входом показания вольтметра были Uv= 10 В.
5) Найти показания вольтметра вида В3 с пиковым детектером и закрытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
6) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с пиковым детектором и закрытым входом показания его были Uv=10 В.
7) Найти показания вольтметра вида В3 с детектором СКЗ с закрытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
8) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с детектором СКЗ и закрытым входом показания его были Uv=10 В.
9) Найти показания вольтметра вида В4 с закрытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
10) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В4 с закрытым входом показания его были Uv=10 В.
4.4. Электронно-лучевые осциллографы
4.4.1. Вопросы для самоконтроля
1) Назначение электронно-лучевого осциллографа, как средства измерений, его основные характеристики.
2) Канал вертикального отклонения осциллографа (канал Y ). Основные блоки канала и их назначение.
3) Канал горизонтального отклонения (канал X ), основные блоки и их назначение.
4) Канала Z осциллографа и его назначение.
5) Что означает термин «развертка исследуемого сигнала»? Какие виды разверток используются в электронном осциллографе?
6) Что означает термин «синхронизация развертки»? В чем проявляется отсутствие синхронизации? Что физически означает понятие «синхронизация развертки осциллографа осуществлена»? В чем это проявляется?
7) Какие виды синхронизации используются в осциллографе? Как осуществляется тот или другой вид синхронизации?
8) Что такое «режим периодической линейной развертки с внутренней (или внешней) синхронизацией»? Как осуществляется этот режим (перечислить порядок действий для осуществления этого режима работы)? Когда используется этот режим работы?
9) Что такое «режим ждущей линейной развертки с внутренней (или внешней) синхронизацией»? Чем он отличается от режима периодической линейной развертки? Как осуществляется этот режим работы осциллографа (перечислить порядок действий по осуществлению этого режима)? В каких случаях используется этот режим?
10) Как реализуется режим синусоидальной развертки? Почему он так называется? Для измерения каких параметров сигналов и каким образом можно использовать этот режим работы осциллографа?
11) Что такое «режим наблюдения интерференционных фигур»? Как он реализуется? Для каких измерений можно использовать этот режим?
12) Что означают понятия «коэффициент отклонения канала Y» и «калиброванный коэффициент отклонения канала Y (
)», в чем отличие этих понятий? Как реализуется калиброванный коэффициент отклонения?
13) Что означают понятия «коэффициент развертки» и «калиброванный коэффициент развертки (
)»? Как реализуется калиброванный коэффициент развертки?
14) Как осуществляется измерение напряжения сигнала с помощью осциллографа (перечислить все действия по подготовке осциллографа к измерению напряжения и по определению величины измеряемого напряжения)?
15) Как осуществляется измерение временных интервалов с помощью осциллографа (перечислить все действия по подготовке осциллографа к измерению временных интервалов и по определению длительности измеряемого интервала)?
16) Какие условия необходимо выполнить, чтобы при определении погрешности результатов измерения напряжения (или интервалов времени) можно было пользоваться такой метрологической характеристикой осциллографа, как «предел допускаемой основной погрешности», приводимой в техническом описании?
17) Как определять погрешность результатов, если по условиям измерений метрологическую характеристику - «предел допускаемой основной погрешности» использовать нельзя? Объясните, когда возникают такие условия?
18) Как с помощью осциллографа осуществляется измерение коротких интервалов времени (таких, например, как время нарастания сигнала)? Перечислить все действия по подготовке осциллографа к измерениям и по определению временного интервала.
19) При измерении коротких временных интервалов с помощью осциллографа могут появляться методические погрешности. Каковы физические причины появления этих погрешностей? Каким образом результат можно исправить?
20) Почему при измерении коротких интервалов времени надо использовать штатные соединительные кабели (соединительные кабели из комплекта принадлежностей, поставляемых заводом изготовителем вместе с осциллографом)? Почему нельзя использовать любой другой, подходящий по разъемам, соединительный кабель?
4.4.2. Примеры решения задач
Задача № 4.10
Определить амплитуду Um синусоидального сигнала по изображению на экране осциллографа, если отклонение луча по вертикали - lY, соответствующее размаху напряжения (размах – величина напряжения сигнала от пика до пика ), равно 5 делениям масштабной сетки, значение коэффициента отклонения
, а значение множителя коэффициента отклонения 
.
Решение:
Величина размаха напряжения синусоиды определяется по формуле
UСКЗ=8,31 В; UСВЗ=7,68 В; KА=2,27; KФ=1,06.
2) Для вольтметра вида В3 с закрытым входом и детектором СКЗ по показаниям прибора находим СКЗ сигнала на выходе детектора (т.е.
) ,откуда находим Um
, и все остальные параметры сигнала u(t):
UСКЗ=10,18 В; UСВЗ=9,62 В; KА=2,27; KФ=1,06.
3) Для вольтметра вида В3 с закрытым входом и детектором СВЗ по показаниям прибора находим СВЗ сигнала на выходе детектора (т.е.
) ,откуда находим Um
,и все остальные параметры сигнала u(t):
UСКЗ=10,06 В; UСВЗ=10,01 В; KА=2,27; KФ=1,06.
4) Для вольтметра вида В4 с закрытым входом по показаниям прибора находим пиковое положительное значение сигнала на входе детектора (т.е.
), которое соответствует показаниям вольтметра ,откуда находим
и все остальные параметры сигнала u(t):
UСКЗ=5,88 В; UСВЗ=5,56 В; KА=2,27; KФ=1,06.
4.3.3. Задачи для самостоятельного решения
1. Для периодического сигнала, приведенного на рис. 4.3.3, найти в общем виде показания электронного вольтметра вида В3 с открытым входом и с одним из перечисленных ниже детекторов:
а) с пиковым детектором;
б) с детектором СКЗ;
в) с детектором СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с открытым входом.
2. Для периодического сигнала, приведенного на рисунке в задаче № 1, найти в общем виде показания электронного вольтметра вида В3 с закрытым входом и имеющим:
а) пиковый детектор;
б) детектор СКЗ;
в) детектор СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с закрытым входом.
3. Для периодического сигнала, приведенного на рисунке в задаче № 1, найти все параметры напряжения (Um; UСКЗ; UСВЗ; KА; KФ), если при измерении напряжения электронным вольтметром вида В3 с открытым входом показания его были 10 В. Вольтметр имеет:
а)пиковый детектор;
б) детектор СКЗ;
в) детектор СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с открытым входом.
4. Для периодического сигнала, приведенного на рисунке в задаче № 1, найти все параметры напряжения, если при измерении напряжения электронным вольтметром вида В3 с закрытым входом показания его были 10 В. Вольтметр имеет:
а) пиковый детектор;
б) детектор СКЗ;
в) детектор СВЗ;
г) решить эту же задачу для вольтметра вида В4 с закрытым входом.
Примечание.
При решении задач полезно помнить соотношение:
,где
- СКЗ полного сигнала;U0 – постоянная составляющая сигнала;
- СКЗ исходного сигнала без постоянной составляющей (СКЗ переменной составляющей исходного сигнала).4.3.4. Задачи для тестового контроля
Сигнал u(t) для всех задач имеет вид:
Расчетные значения округлять в соответствии с правилами метрологии до двух знаков после запятой.
1) Найти показания вольтметра вида В3 с детектором СКЗ и открытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
2) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с детектером СКЗ и открытым входом показания вольтметра были Uv=10 В.
3) Найти показания вольтметра вида В3 с детектером СВЗ и открытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um
=10 В.
4) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с детектором СВЗ и открытым входом показания вольтметра были Uv= 10 В.
5) Найти показания вольтметра вида В3 с пиковым детектером и закрытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
6) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с пиковым детектором и закрытым входом показания его были Uv=10 В.
7) Найти показания вольтметра вида В3 с детектором СКЗ с закрытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
8) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В3 с детектором СКЗ и закрытым входом показания его были Uv=10 В.
9) Найти показания вольтметра вида В4 с закрытым входом при измерении им напряжения сигнала u(t), если Um=10 В.
10) Найти пиковое значение сигнала u(t), если при измерении напряжения сигнала вольтметром вида В4 с закрытым входом показания его были Uv=10 В.
4.4. Электронно-лучевые осциллографы
4.4.1. Вопросы для самоконтроля
1) Назначение электронно-лучевого осциллографа, как средства измерений, его основные характеристики.
2) Канал вертикального отклонения осциллографа (канал Y ). Основные блоки канала и их назначение.
3) Канал горизонтального отклонения (канал X ), основные блоки и их назначение.
4) Канала Z осциллографа и его назначение.
5) Что означает термин «развертка исследуемого сигнала»? Какие виды разверток используются в электронном осциллографе?
6) Что означает термин «синхронизация развертки»? В чем проявляется отсутствие синхронизации? Что физически означает понятие «синхронизация развертки осциллографа осуществлена»? В чем это проявляется?
7) Какие виды синхронизации используются в осциллографе? Как осуществляется тот или другой вид синхронизации?
8) Что такое «режим периодической линейной развертки с внутренней (или внешней) синхронизацией»? Как осуществляется этот режим (перечислить порядок действий для осуществления этого режима работы)? Когда используется этот режим работы?
9) Что такое «режим ждущей линейной развертки с внутренней (или внешней) синхронизацией»? Чем он отличается от режима периодической линейной развертки? Как осуществляется этот режим работы осциллографа (перечислить порядок действий по осуществлению этого режима)? В каких случаях используется этот режим?
10) Как реализуется режим синусоидальной развертки? Почему он так называется? Для измерения каких параметров сигналов и каким образом можно использовать этот режим работы осциллографа?
11) Что такое «режим наблюдения интерференционных фигур»? Как он реализуется? Для каких измерений можно использовать этот режим?
12) Что означают понятия «коэффициент отклонения канала Y» и «калиброванный коэффициент отклонения канала Y (
)», в чем отличие этих понятий? Как реализуется калиброванный коэффициент отклонения?13) Что означают понятия «коэффициент развертки» и «калиброванный коэффициент развертки (
)»? Как реализуется калиброванный коэффициент развертки?14) Как осуществляется измерение напряжения сигнала с помощью осциллографа (перечислить все действия по подготовке осциллографа к измерению напряжения и по определению величины измеряемого напряжения)?
15) Как осуществляется измерение временных интервалов с помощью осциллографа (перечислить все действия по подготовке осциллографа к измерению временных интервалов и по определению длительности измеряемого интервала)?
16) Какие условия необходимо выполнить, чтобы при определении погрешности результатов измерения напряжения (или интервалов времени) можно было пользоваться такой метрологической характеристикой осциллографа, как «предел допускаемой основной погрешности», приводимой в техническом описании?
17) Как определять погрешность результатов, если по условиям измерений метрологическую характеристику - «предел допускаемой основной погрешности» использовать нельзя? Объясните, когда возникают такие условия?
18) Как с помощью осциллографа осуществляется измерение коротких интервалов времени (таких, например, как время нарастания сигнала)? Перечислить все действия по подготовке осциллографа к измерениям и по определению временного интервала.
19) При измерении коротких временных интервалов с помощью осциллографа могут появляться методические погрешности. Каковы физические причины появления этих погрешностей? Каким образом результат можно исправить?
20) Почему при измерении коротких интервалов времени надо использовать штатные соединительные кабели (соединительные кабели из комплекта принадлежностей, поставляемых заводом изготовителем вместе с осциллографом)? Почему нельзя использовать любой другой, подходящий по разъемам, соединительный кабель?
4.4.2. Примеры решения задач
Задача № 4.10
Определить амплитуду Um синусоидального сигнала по изображению на экране осциллографа, если отклонение луча по вертикали - lY, соответствующее размаху напряжения (размах – величина напряжения сигнала от пика до пика ), равно 5 делениям масштабной сетки, значение коэффициента отклонения
, а значение множителя коэффициента отклонения .Решение:
Величина размаха напряжения синусоиды определяется по формуле