Виды измерительных шкал

Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образуют шкалу порядка. Построив людей по росту, можно, пользуясь шкалой порядка, сделать вывод о том, кто выше кого, однако сказать на сколько выше или во сколько раз нельзя.

Для облегчения измерений по шкале порядка некоторые точки на ней можно зафиксировать в качестве опорных (реперных). Знания, например, измеряют по реперной шкале порядка, имеющей следующий вид: неудовлетворительно, удовлетворительно, хорошо, отлично. Точкам реперной шкалы могут быть поставлены в соответствие цифры, называемые баллами. Недостатком реперных шкал является неопределенность интервалов между реперными точками. Поэтому баллы нельзя складывать, вычитать, перемножать, делить и т.п.

Более совершенными в этом отношении являются шкалы, составленные из строго определенных интервалов. Общепринятым, например, является измерение времени по шкале, разбитой на интервалы, равные периоду обращения Земли вокруг Солнца (летоисчисление). Такая шкала называется шкалой интервалов. По шкале интервалов можно уже судить не только о том, что один размер больше другого, но и о том, на сколько больше, т.е. на шкале интервалов определены такие математические действия, как сложение и вычитание.

Если на шкале интервалов в качестве нулевой точки возможно выбрать такую, в которой размер не принимается условно равным нулю, а равен нулю на основании фундаментальных физических процессов, то по такой шкале уже можно отсчитывать абсолютное значение размера и определять не только, на сколько один размер больше или меньше другого, но и во сколько раз он больше или меньше. Эта шкала называется шкалой отношений. Примером может служить температурная шкала Кельвина. В ней за начало отсчёта принят абсолютный нуль температуры, при котором прекращается тепловое движение молекул. Шкала отношений является наиболее совершенной из всех рассмотренных шкал. На ней определено наибольшее число математических операций: сложение, вычитание, умножение, деление.

 

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА

 

4.1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Цель работы – ознакомление с назначением, техническими характеристиками и принципами работы измерительных приборов лабораторного практикума.

В комплект приборов входят:

- вольтметр универсальный цифровой В7 – 38;

- генератор сигналов специальной формы Г6 – 26;

- осциллограф универсальный С1 – 65А;

- частотомер электронно-счётный Ч3 – 34.

 

4.2 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

ВОЛЬТМЕТР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ В7 – 38

 

Вольтметр В7 – З8 предназначен для измерения постоянного и переменного напряжения, сопротивления и силы тока.

Внешний вид прибора показан на рис. 4.1. На лицевой панели расположены: входные клеммы, цифровой индикатор и переключатель рода работ «V=», «V~», «kΩ». Прибор работает от сети переменного тока 220 + 22 В, частотой 50±0, 5 Гц. Кабель питания с сетевой вилкой расположен на задней панели прибора, здесь же расположены электрический цифровой интерфейс, заземляющий контакт, предохранители и ручка баланса нулевого отсчёта.

 

 

Рис. 4.1. Внешний вид вольтметра В7 – З8

 

Измеряемое напряжение постоянное или переменное, в пределах
10^-5÷ 3∙ 10² В, подключается к входным клеммам. Кнопочный переключатель рода работ устанавливается в соответствующее положение «V=» или«V~». При измерении переменных токов и напряжений вольтметр индицирует действующее (среднеквадратическое) значение.

Предел измерения устанавливается автоматически и отображается на цифровом индикаторе перемещением запятой.

Погрешность измерения значительно увеличивается при измерении переменных сигналов, особенно на высоких частотах (диапазону частот 10÷ 100 кГц соответствует относительная погрешность 1 %).

Сопротивления измеряются на постоянном токе, в пределах
10^-5÷ 2∙ 10⁴ Ом. Измеряемое сопротивление подключается ко входным гнёздам, кнопочный переключатель рода работ устанавливается в положение «kΩ». Измерения постоянного и переменного тока выполняются с помощью выносного шунта, который подключается ко входным клеммам, выносной шунт имеет пределы измеряемой силы тока: 0, 2 мА, 2 мА, 20 мА, 0, 2 А и 2 А. Для предохранения шунта от повреждения, измерение тока следует начинать с предела 2 А и постепенно снижать предел, получая требуемую точность значений на цифровом индикаторе.

При работе с вольтметром его корпус должен быть заземлён.

 

ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ СПЕЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ Г6 – 26

 

Генератор предназначен для регулировки и испытаний электронной аппаратуры в диапазоне низких и инфранизких частот и является источником периодических колебаний. Сигнал на выходе генератора может быть получен в синусоидальной или прямоугольной форме или в виде синхроимпульсов. Внешний вид генератора показан на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Внешний вид генератора Г6 – 26

 

Диапазон генерируемых частот 0, 001÷ 10000 Гц разбит на 7 поддиапазонов, определяемых множителями: 0, 001; 0, 01; 0, 1; 1; 10, 100; 1000. Плавная регулировка частоты в пределах поддиапазона осуществляется при помощи ручки «ЧАСТОТА».

Сигнал генератора выведен на группу гнезд на лицевой панели. Основной выход «» реализован гнездами «0» и «180», на которые выведен основной и противофазный сигнал. Амплитудное значение напряжения основного выхода плавно регулируется ручкой «АМПЛИТУДА СИГНАЛА» в пределах 1÷ 10 В.

Для ступенчатой регулировки амплитуды предусмотрен декадный аттенюатор «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» с клавишами для ослабления сигнала на
0, 20, 40 или 60 дБ.

Пример: установить на выходе генератора синусоидальное напряжение амплитудой 1, 5 В и частотой 500 Гц.

Для этого переключатель диапазонов «МНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ» устанавливается в положение «100». Лимб плавной регулировки частоты ручкой «ЧАСТОТА» вращается до совпадения деления «5» с риской «H_Z». Лимб «АМПЛИТУДА СИГНАЛА» вращается до совпадения деления «1, 5» с риской «V».

Сигнал снимается с основного выхода между гнездом «0» и любой из клемм группы «» (общий провод генератора).

Примечание. Лимб регулировки напряжения отградуирован в амплитудных значениях (U_m). Действующее значение выходного напряжения (U _дейст) для синусоидального сигнала будет меньше амплитудного значения. Для синусоидального сигнала U _дейст ≈ 0, 707 U_m.

Для работы с основного выхода на согласованную нагрузку предусмотрена клавиша «ВЫХ. СОПР. 600 Ω». При нажатой клавише амплитудное значение выходного напряжения не превышает 5 В.

На гнёзда дополнительных выходов выведены синусоидальные напряжения со сдвигом фаз 0, 90, 180 и 270 градусов. Синхроимпульсы формируются на выходе «», их амплитуда не менее 5 В. На выходе «» формируется прямоугольный периодический сигнал (меандр) амплитудой 10 В. Амплитуда сигналов на дополнительных выходах не регулируется.

Генератор работает от сети переменного тока (220 ± 22) В, частотой (50 ±0, 5) Гц. Шнур питания и клемма заземления корпуса находятся на задней панели.

 

ОСЦИЛЛОГРАФ С1 – 65А

 

Осциллограф предназначен для наблюдения и исследования электрических сигналов, измерения их амплитудных и временных параметров. Исследуемые сигналы могут быть периодическими или одиночными, в т.ч. случайными, с возможностью синхронизации. При выполнении измерений амплитуда сигнала на входе осциллографа не должна быть меньше 15 мВ и не должна быть больше 40 В. Максимальная амплитуда входного сигнала 300 В. Спектр исследуемого сигнала может находиться в полосе от 0 Гц до 10 МГц. Входное сопротивление составляет 1 МОм. Нелинейность развёртки не превышает 5 %. Размер рабочей части экрана 80х64 мм. Внешний вид осциллографа показан на рис. 4.3.

 

 

Рис. 4.3. Внешний вид осциллографа С1 – 65А

 

Слева от экрана расположены сверху вниз ручки регулировки экрана: яркость «», фокусировка «» и подсветка «». Ниже экрана, в поле «УСИЛИТЕЛЬ Y», расположены слева направо: клемма общего провода осциллографа «», байонетный разъём «» для подключения коаксиальным кабелем к источнику сигнала, переключатель открытого для постоянного сигнала «» и закрытого для постоянного сигнала «» входа. Среднее положение «» этого переключателя соответствует короткому замыканию на входе «» и применяется для поиска луча и установки нулевого уровня потенциометром вертикального перемещения луча «↕». Ступенчатая и плавная регулировка усилителя входного сигнала «УСИЛИТЕЛЬ Y» осуществляется с помощью переключателя «V/дел» (вольт на деление) и потенциометра «ПЛАВНО», ручки которых расположены на совмещённой оси. Потенциометр плавной регулировки фиксируется в правом положении. Значения переключателя «V/дел» откалиброваны именно в этом положении и образуют следующий ряд: 10; 5; 2; 1; 0, 5; 0, 2; 0, 1; 0, 05; 0, 02; 0, 01, 0, 005.

В поле «РАЗВЕРТКА», расположенном справа от экрана, размещаются органы управления горизонтальным движением луча (развёртка по оси Х). В центре поля расположены переключатель диапазонов развёртки «ВРЕМЯ/ДЕЛ.» (время на деление) с потенциометром плавной регулировки скорости развёртки «ПЛАВНО», который также имеет совмещенную с переключателем диапазонов развёртки ось и фиксируется в правом положении. Диапазон развёртки откалиброван именно в этом положении и образуют следующий ряд значений: 50; 20; 10; 5; 2; 1; 0, 5; 0, 2; 0, 1 миллисекунд на деление и микросекунд на деление.

Выше расположен переключатель, который в среднем положении «0, 1» уменьшает частоту развёртки в десять раз, а в правом положении « Х» передаёт управление развёрткой сигналу, который может быть подан на вход « Х», расположенный в поле «СИНХРОНИЗАЦИЯ».

Ниже расположены потенциометры «↔» грубого и плавного перемещения луча по горизонтали и переключатель режимов развёртки: непрерывная развёртка (верхнее положение переключателя), ждущая развёртка по синхроимпульсу (среднее положение переключателя) и запуск развёртки оператором (нижнее положение переключателя) при помощи кнопки «ГОТОВ».

Устойчивость изображения (синхронизация) достигается при помощи потенциометра «УРОВЕНЬ» и потенциометра «ВЧ» который используется при большой частоте развёртки (свыше 10 МГц). В центре поля «СИНХРОНИЗАЦИЯ» расположен переключатель следующих режимов синхронизации.

Режим «ВНУТР.» – синхронизация частоты внутреннего генератора развёртки осциллографа согласно частоте измеряемого сигнала. Этот режим удобен для измерения периодических сигналов, причём соотношение «сигнал/шум» на входе осциллографа должно быть выше допустимого порогового уровня (сильный сигнал). В противном случае синхронизация может быть выполнена не согласно сигналу, а согласно помехе и на экране осциллографа вместо сигнала будет наблюдаться помеха.

Режим «СЕТЬ» – синхронизация частоты внутреннего генератора развёртки осциллографа согласно частоте питающей электрической сети (как правило, 50 Гц). Этот режим удобен, когда источник измеряемого сигнала и осциллограф получают питание от одной и той же электрической сети. В этом режиме возможно измерение как периодических, так и непериодических сигналов.

Режим внешней синхронизации – синхронизация частоты внутреннего генератора развёртки осциллографа согласно частоте внешнего генератора. Этот режим применяется для измерения периодических сигналов, когда соотношение «сигнал/шум» на входе осциллографа ниже допустимого порогового уровня (слабый сигнал). В этом режиме могут также исследоваться непериодические сигналы. Внешние синхроимпульсы должны подаваться на расположенный рядом разъём синхровхода « Х». Здесь же расположен тумблер, устанавливаемый в положение, соответствующее полярности синхроимпульсов «+» или «–» и тумблер, пропускающий «» или блокирующий «» постоянную составляющую в синхросигнале. Режим внешней синхронизации может быть включен в двух вариантах: без ослабления (положение переключателя «1: 1») и с ослаблением (положение переключателя «1: 10») поступающих на синхровход электрических импульсов. Вариант с ослаблением применяется для лучшей помехозащищенности, при достаточном уровне синхросигнала.

Для автономного контроля работоспособности и калибровки осциллографа, предусмотрен встроенный калибратор, на выходе которого может быть получен образцовый прямоугольный периодический сигнал (меандр) с фиксированной частотой 1 кГц или образцовый постоянный сигнал. Уровень сигнала регулируется ступенчато, с помощью расположенного в поле «КАЛИБРАТОР» многопозиционного переключателя уровня сигнала. На одной оси с переключателем уровня сигнала расположен трехпозиционный переключатель режимов калибратора. В положении «Выкл.» калибратор отключен. В положении « 1 kHz» на выход «» калибратора поступает образцовый прямоугольный периодический сигнал (меандр) с фиксированной частотой 1 кГц. В положении «—» на выход калибратора поступает образцовый постоянный сигнал.

 

Подготовка осциллографа к работе производится в следующей последовательности. Подключить шнур питания к сети переменного тока 220 В, 50 Гц и включить тумблер “СЕТЬ” (справа внизу на лицевой панели).

После пятиминутного прогрева при замкнутом входе и работающем генераторе развёртки (переключатель режима развёртки в верхнем положении, а регулятор развёртки в положении «1 ms»), вращая потенциометр вертикального перемещения луча «↕», найти луч и установить его на нулевой уровень. Отрегулировать яркость и фокус луча (потенциометры «» и «»).

Присоединить к входному байонетному разъему «» коаксиальный кабель, переключить осциллограф на закрытый вход «» и определить сигнальный и общий провод входного кабеля (если взяться рукой за штекер сигнального провода, то на экране появится помеха в форме искажённой синусоиды; если взяться рукой за штекер общего провода, то на экране наблюдается горизонтальная линия).

Подключить коаксиальный кабель к источнику сигнала, отрегулировать усиление и скорость развёртки и наблюдать исследуемый сигнал.

 

ЧАСТОТОМЕР ЭЛЕКТРОННО-СЧЁТНЫЙ Ч3 – 34

 

Частотомер предназначен для измерения частоты электрических колебаний в диапазоне от 10 Гц до 120 МГц, периода электрических колебаний в диапазоне от 10 мкс до 100 с, интервалов времени от 0, 1 мкс до 100 с, длительности импульсов в интервале от 0, 1 мкс до 100 с и отношения частот в пределах от 1: 1 до (10⁹ – 1): 1.

С целью уменьшения погрешности измерений, кварцевый генератор частотомера термостабилизирован. Для подготовки частотомера к работе, шнур питания присоединить к электрической сети и включить тумблер «СЕТЬ». Одновременно следует включить и соседний тумблер термостата кварцевого генератора. Внешний вид частотомера показан на рис. 4.4.

 

 

Рис. 4.4. Внешний вид частотомера Ч3 – 34

 

Индикаторное поле частотомера содержит девять разрядов. Ниже расположены переключатели: «РОД РАБОТЫ», «ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ» и «МЕТКИ ВРЕМЕНИ» и входы «А» и «Б» для измерения частоты. Справа размещается поле «БЛОК ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ» с аттенюаторами и входами «В» и «Г» для измерения периодов и интервалов времени.

Для проверки работоспособности прибора следует выбрать режим «ЧАСТОТА АБ / КОНТРОЛЬ». Тумблер выбора режима запуска процесса измерений, расположенный рядом с кнопкой «ПУСК», установить в положение «» (автоматический режим).

Произвести несколько отсчётов для различных положений переключателя «МЕТКИ ВРЕМЕНИ». Если при этом менять положение переключателя «ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ», то при правильном функционировании прибора будут меняться значения цифрового индикатора.

 

Измерение частоты выполняется в следующей последовательности. Справа от переключателя «РОД РАБОТЫ» расположены два поля с измерительными входами «» «А» и «Б». Для измерения частоты исследуемого сигнала можно воспользоваться любым из этих входов, однако измерения по входу «А» обладают более широкими возможностями по регулировке процесса измерений с учетом вида и амплитуды измеряемого сигнала.

Амплитуда измеряемого сигнала не должна превышать 100 В. При достаточном уровне сигнала, подаваемого на вход «А», он может быть ослаблен с помощью аттенюатора в одной из следующих пропорций: 1: 1, 1: 10 или 1: 100. Соответственно ослабится и уровень помехи, что сделает результат измерения более точным. Вход «Б» предназначен для измерения частоты синусоидального сигнала, при этом действующее напряжение не должно превышать 3 В.

При измерениях частоты переключатель «МЕТКИ ВРЕМЕНИ» следует установить в положение, соответствующее выбранному измерительному входу, «А» или «Б». Выбрать подходящее время измерения, например, установив переключатель «ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение «1s», установить потенциометр «ВРЕМЯ ИНДИКАЦИИ» в положение, удобное для отсчёта цифровых значений и выполнить отсчёт частоты измеряемого сигнала согласно значениям на индикаторном поле.

 

Измерение периода и длительности импульса выполняется в следующей последовательности. Сигнал подается на вход «В» в поле «БЛОК ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ». При необходимости, сигнал может быть ослаблен при помощи соответствующего аттенюатора. Переключатель «МЕТКИ ВРЕМЕНИ» устанавливается в положение «10 ns».

При измерении периода переключатель «РОД РАБОТЫ» устанавливается в положение «Т_В», а тумблер «РАЗДЕЛЬНО-СОВМЕСТНО» в положение «РАЗДЕЛЬНО».

При измерении длительности импульсов переключатель «РОД РАБОТЫ» устанавливается в положение «t_В-Г», а тумблер «РАЗДЕЛЬНО-СОВМЕСТНО» в положение «СОВМЕСТНО». Задавая с помощью аттенюатора ослабление, добиваются устойчивых значений на цифровом индикаторе.

Измерение интервалов времени производится аналогично измерению длительности импульса. Поскольку требуется измерять интервал между импульсами, получаемыми по разным каналам, необходимо задействовать два входа. Используются входы «В» и «Г».

 

Измерение отношения частот сигналов выполняется в следующей последовательности. Сигнал более высокой частоты подают на вход А или Б, а второй сигнал – на вход В. Переключатель «РОД РАБОТЫ» устанавливается в положение «F_АБ / F_В». Дальнейшие действия те же, что и при измерении частоты. Частотомер может быть использован в системах автоматических измерений. Для этих целей предусмотрен внешний порт, производящий обмен в двоично-десятичном параллельном коде.

 

4.3 ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Задание 1. Ознакомиться с кратким описанием, техническими параметрами и органами управления измерительных приборов.

 

Задание 2. Исследовать регулировку выходного напряжения генератора Г6 – 26 с помощью цифрового вольтметра В7 – 38 и произвести градуировку выходного аттенюатора «АМПЛИТУДА СИГНАЛА».

Для этого включить измерительные приборы в сеть, собрать схему рис. 4.5, присоединив измерительными проводами основной выход «» генератора Г6 – 26 к измерительному входу «» вольтметра В7 – 38. Установить на генераторе частоту1 кГц и ослабление 0 дБ, переключить вольтметр на режим измерения переменных напряжений, кнопка «V~».

 

 

Рис. 4.5. Схема соединений для исследования сигналов вольтметром

 

Меняя амплитуду сигнала генератора, определить закономерность связи значений, наблюдаемых на вольтметре и значений, устанавливаемых на генераторе. Записать полученные данные во вторую строку таблицы 4.1.

Таблица 4. 1

Г6 – 26	А, дел.	0, 7	1, 0	1, 4	2, 0	2, 8
В7 – 38	U, В
С1 – 65А	Um, В
С1 – 65А	U дейст, В

 

Объяснить отличие значений и построить градуировочный график.

 

Задание 3. Исследовать форму, амплитудные и временные параметры выходного напряжения генератора сигналов Г6 – 26 с помощью осциллографа С1 – 65А. Подготовить осциллограф к работе. Для этого подключить шнур питания к электрической сети и включить осциллограф. После появления луча отрегулировать яркость и фокус, установить нулевой уровень в центре экрана. Собрать схему рис. 4.6, соединив коаксиальным кабелем основной выход генератора сигналов и вход осциллографа.

 

 

Рис. 4.6. Схема соединений для исследования сигналов осциллографом

 

Измерение параметров гармонического сигнала. На генераторе установить амплитуду сигнала 0, 7 В. На осциллографе переключатель усилителя сигнала установить в положение 10 «V/дел», потенциометр «ПЛАВНО» установить в фиксированное правое положение. Меняя положение переключателя, получить удобный для наблюдения масштаб изображения. Включить режим внутренней синхронизации и переключателем «ВРЕМЯ/ДЕЛ.» выбрать удобную скорость развёртки (на экране наблюдается от одного до трёх периодов сигнала). Если осциллограмма «бежит» или имеет неустойчивый вид, отрегулировать синхронизацию развёртки, используя потенциометр «УРОВЕНЬ».

 

 

Рис. 4.7. Измерение параметров гармонического сигнала

 

Измерить согласно рис. 4.7 амплитуду наблюдаемого на экране сигнала, U_m.

U_m = (Y∙ K_Y)/ 2,

где Y – размах (удвоенная амплитуда гармонического колебания), в делениях; K_Y – значение, на которое установлен переключатель усилителя входного сигнала «УСИЛИТЕЛЬ Y», вольт на деление. Повторить измерения для всех оставшихся значений табл. 4.1 (1, 0; 1, 4; 2, 0; 2, 8) В. Заполнить третью строку табл. 4.1.

Измерить период сигнала генератора, T.

T = K_T ∙ t ₀,

где K_T – скорость развёртки, установленная переключателем «ВРЕМЯ/ДЕЛ.», время на деление; t ₀ – период сигнала, в делениях на экране.

Вычислить частоту сигнала, f.

f = 1/ T.

Сравнить найденные в процессе измерения осциллографом значения амплитуды U_m и частоты f со значениями, установленными на генераторе.

Вычислить действующее (среднеквадратическое) значение сигнала для всех значений из третьей строки таблицы 4.1. Для синусоидального сигнала U _дейст ≈ 0, 707 U_m. Заполнить четвёртую строку табл. 4.1.

Измерить параметры импульсного сигнала, приняв за последовательность импульсов периодический прямоугольный сигнал на выходе генератора Г6 – 26 (рис. 4.8). Собрать схему рис. 4.6, соединив коаксиальным кабелем выход «» генератора сигналов и вход осциллографа.

 

 

Рис. 4.8. Измерение параметров импульсного сигнала

 

Выполнить измерение амплитуды U_m, длительности импульса T _и и периода T для импульсного сигнала. Вращая на генераторе ручку «АМПЛИТУДА СИГНАЛА», убедиться, что выход «» нерегулируемый.

 

Задание 4. Исследовать работу осциллографа в режиме внутренней и внешней синхронизации.

Режим внутренней синхронизации. Собрать схему рис. 4.6, соединив коаксиальным кабелем основной выход генератора сигналов и вход осциллографа. На генераторе установить амплитуду сигнала 1, 5 В. На осциллографе установить режим внутренней синхронизации. Вращая ручку «УРОВЕНЬ», получить устойчивое изображение (выполняется синхронизация внутреннего генератора развёртки осциллографа согласно частоте измеряемого сигнала). Уменьшая с помощью кнопок «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» амплитуду сигнала, убедиться, что синхронизация срывается (изображение на экране осциллографа «побежало»).

Режим внешней синхронизации. Собрать схему рис. 4.6, соединив коаксиальным кабелем основной выход генератора сигналов и вход осциллографа. Вторым коаксиальным кабелем соединить выход синхроимпульсов «» генератора и синхровход « Х» осциллографа. На генераторе установить амплитуду сигнала 1, 5 В. На осциллографе установить режим внешней синхронизации. Убедиться, что изображение сигнала стало устойчивым. Уменьшая с помощью кнопок «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» амплитуду сигнала, убедиться, что синхронизация не срывается ни при каких амплитудах.

 

Задание 5. Исследовать амплитудные и временные параметры внутреннего калибратора осциллографа С1 – 65А. Измерить при помощи осциллографа и проконтролировать по вольтметру В7 – 38 уровни образцовых постоянных сигналов. Для этого соединить вход осциллографа с выходом калибратора (штекер общего провода коаксиального кабеля может оставаться неприсоединённым). Переключатель режимов калибратора установить в положение «—». Переключая уровни сигнала калибратора, убедиться, что уровень постоянного сигнала на экране меняется. Выполнить измерения постоянного сигнала на экране осциллографа, результаты занести в табл. 4.2. Выполнить измерения постоянного сигнала вольтметром В7 – 38, результаты занести в табл. 4.2.

Таблица 4. 2

Калибратор, мВ
Постоянный сигнал
Экран С1 – 65А
Вольтметр В7 – 38
Прямоугольный периодический сигнал
Экран С1 – 65А
Вольтметр В7 – 38

Переключатель режимов калибратора установить в положение
« 1 kHz». Измерить при помощи осциллографа и проконтролировать по вольтметру В7 – 38 уровни прямоугольного периодического сигнала калибратора, результаты занести в табл. 4.2. Принимая значения, полученные на вольтметре, за эталонные, сделать вывод о точности уровня постоянных и периодических сигналов калибратора. Измерить осциллографом период прямоугольного сигнала. С какой целью применяются для калибровки постоянные сигналы? Могут ли вместо них применяться периодические сигналы?

 

Задание 6. Прецизионные измерения электронно-счётным частотомером Ч3 – 34.

Измерить частоту сигнала генератора Г6 – 26 в режиме гармонических колебаний. Установить на генераторе частоту 1 кГц. Установить частотомер в режим измерения частоты: переключатель «РОД РАБОТЫ» в положение «ЧАСТОТА АБ / КОНТРОЛЬ», переключатель «ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение «1s», переключатель «МЕТКИ ВРЕМЕНИ» в положение « A», аттенюатор канала «А» в положение 1: 100, тумблер вида сигнала в положение «~». Соединить коаксиальным кабелем основной выход генератора сигналов и вход «А» частотомера. Установить потенциометр «ВРЕМЯ ИНДИКАЦИИ» в положение, удобное для отсчёта цифровых значений и выполнить отсчёт частоты измеряемого сигнала согласно значениям на индикаторном поле. Сравнить полученные значения и значения, установленные на генераторе. Принимая значения, полученные на частотомере, за эталонные, определить абсолютную погрешность установки частоты на генераторе, D f.

D f = | f _г – f _ч |,

где f _г – отсчёт по лимбу генератора, f _ч – отсчёт по индикаторам частотомера.

Определить относительную погрешность, d f.

d f = D f / f _г.

Измерить период сигнала генератора Г6 – 26 в режиме прямоугольных периодических колебаний. Установить на генераторе частоту 1 кГц. Установить частотомер в режим измерения периода: переключатель «РОД РАБОТЫ» в положение «Т_В», тумблер «РАЗДЕЛЬНО-СОВМЕСТНО» в положение «РАЗДЕЛЬНО», переключатель «МЕТКИ ВРЕМЕНИ» в положение «10 ns», переключатель «МНОЖИТЕЛЬ ПЕРИОДА» в положение «1», аттенюатор канала «В» в положение 1: 100.

Соединить коаксиальным кабелем выход «» генератора сигналов и вход «В» частотомера. Установить потенциометр «УРОВЕНЬ» входа «В» в крайнее левое положение. Меняя положение аттенюатора, добиться устойчивых значений на цифровом индикаторе. Записать найденное в процессе измерения значение периода. Вычислить частоту сигнала,

f = 1/ T.

Сравнить полученные значения и значения, установленные на генераторе. Принимая значения, полученные на частотомере, за эталонные, определить абсолютную и относительную погрешности установки частоты на генераторе.

 

4.4 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

 

Титульный лист: название работы, фамилии студентов, номер группы, дата начала работы. Следующая страница: краткие технические характеристики изучаемых приборов, схемы измерительных соединений. Следующая страница: результаты измерений. Следующая страница: выводы согласно полученным результатам.

 

4.5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

Генератор сигналов Г6 – 26.

1. Каков диапазон частот и амплитуд сигнала генератора?

2. Как управлять амплитудой сигнала генератора?

3. Как управлять частотой сигнала генератора?

4. Какие сигналы могут быть получены на выходе генератора?

 

Вольтметр В7 – 38.

1. Измерение каких физических величин можно выполнить с помощью вольтметра?

2. Как измерять постоянные и переменные напряжения с помощью вольтметра?

3. Каков диапазон измерений?

4. Возможно ли измерять силу тока, сопротивление?

 

Осциллограф С1 – 65А.

1. Измерение каких физических величин можно выполнить с помощью осциллографа?

2. С какой целью применяется внутренняя и внешняя синхронизация?

3. Каково назначение калибратора?

4. С какой целью применяются для калибровки постоянные сигналы?

5. Могут ли вместо постоянных применяться периодические сигналы?

6. Почему необходимо отключать калибратор?

 

Частотомер Ч3 – 34.

1. Измерение каких физических величин можно выполнить с помощью частотомера?

2. Каково назначение термостата генератора частотомера?

3. Почему возникает необходимость измерения и частоты и периода, если эти физические величины связаны простой зависимостью?

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Муртазин, Ш. Р. Измерение параметров электрического сигнала [Текст]: лабораторная работа / Ш. Р. Муртазин. — Казань: Изд-во «Экоцентр», 2005. — 24 с.

2. Авдеев, Б. Я. Основы метрологии и электрические измерения [Текст]: учебник для вузов / Б. Я. Авдеев, Е. М. Антонюк, Е. М. Душин [и др.]; под. общ. ред. Е. М. Душина. — Изд. 6-е, перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. — 480 с.

 

 

 

Автор

Николаев Михаил Иванович

 

Практикум по метрологии, стандартизации и сертификации
в приборостроении

Учебное пособие

 

 

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 4, 1. Усл.печ.л. 0, 93. Усл.кр.-отт. 0, 9 Уч.-изд.л. 4, 3. Тираж ______. Заказ /.

Типография Издательства Казанского государственного технического университета

420111 Казань, К.Маркса, 10