2.13 Лабораторная работа №13 измерение сигналов генераторных преобразователей различной формы цифровыми вольтметрами

2.13.9.1 Цель работы

Цифровые вольтметры позволяют обеспечивать автоматический выбор предела и полярности измеряемых напряжений, автоматическую коррекцию погрешностей, выдачу результатов измерения в цифровом виде, ввод измерительной информации в ЭВМ и в информационно-измерительные системы .

Целью работы является закрепление знаний, полученных студентами на лекциях и индивидуальных занятиях о принципе действия, метрологических характеристиках и областях применения указанных приборов, приобретение навыков эксплуатации приборов.

2.13.2 Содержание работы

Измерение напряжений различной формы с помощью цифровых вольтметров. Обработка результатов измерений с целью определения погрешностей измерения и возможных областей применения цифровых вольтметров.

2.13.3 Подготовка к работе

Самостоятельная работа студентов осуществляется по следующим направлениям:

 изучение процессов дискретизации и квантования аналоговых величин;

 изучение принципа действия различных типов аналого-цифровых преобразователей /АЦП/;

 изучение принципа действия цифровых вольтметров постоянного и переменного тока;

 подготовка математического аппарата для определения погрешностей измерения.

Литература:/9/ С.98-111; /Конспект лекций/.

2.1.4 Вопросы для самопроверки

2.13.4.1 Нарисуйте функциональную схему цифрового прибора и объясните назначение каждого блока

2.13.4.2 Объясните, в чем заключается процесс дискретизации и квантования аналоговой величины, каким образом следует выбирать шаг дискретизации и квантования.

2.13.4.3 Нарисуйте структурную схему аналого-цифрового преобразователя /АЦП/ с времяимпульсным преобразованием и объясните его принцип действия.

2.13.4.4 Нарисуйте структурную схему цифрового вольтметра постоянного

тока с времяимпульсным АЦП и объясните его принцип действия. Перечислите основные составляющие погрешности такого вольтметра.

2.13.4.5 Нарисуйте структурную схему АЦП с частотно-импульсным преобразованием и объясните его принцип действия.

2.13.4.5 Нарисуйте структурную схему цифрового вольтметра постоянного тока с частотно-импульсным АЦП и объясните его принцип действия. Перечислите основные составляющие погрешности такого вольтметра.

2.13.4.6 Нарисуйте структурную схему АЦП поразрядного уравновешивания. Объясните его принцип действия.

2.13.4.7 Нарисуйте структурную схему цифро-аналогового преобразователя /ЦАП/ и объясните его принцип действия.

2.13.4.8 Нарисуйте структурную схему цифрового вольтметра переменного

тока и объясните его принцип действия.

2.13.4.9 Объясните, почему постоянная времени цифровых вольтметров переменного тока много больше, чем постоянная времени цифровых вольтметров постоянного тока?

2.13.4.10 Объясните, каким образом осуществляется согласование генераторных преобразователей с цифровыми вольтметрами?

2.13.5 Порядок выполнения работы

2.13.5.1 После собеседования с преподавателем по теоретической части работы получите у него необходимые для измерения приборы и оборудование.

2.13.5.2 Ознакомьтесь с инструкциями и правилами работы с полученными приборами и оборудованием. Занесите в таблицу 2.13.1 основные параметры используемых приборов и оборудования.

2.13.5.3. Исследуйте с помощью осциллографа форму напряжений, предлагаемых для измерений, и зарисуйте кривые изменения напряжений в таблицу 2.13.2.

2.13.5.4 Измерьте предлагаемые напряжения с помощью цифровых вольтметра и осциллографа. Повторите измерения каждого значения напряжения 50 раз. Результаты измерений занесите в таблицу 2.13.2.

2.13.5.5 Рассчитайте значение результата измерения и погрешности определения среднего значения каждого измеряемого напряжения:

1) по 10 полученным значениям,

2) по 20 полученным значениям,

3) по 30 полученным значениям,

4) по 50 полученным значениям.

Результаты расчетов занесите в таблицу 2.13.3.

2.13.5.6 Проанализируйте результаты измерений, объясните причины возникновения погрешностей, исходя из принципа действия цифрового прибора. Сделайте выводы о возможностях использования цифрового прибора.