Лабораторная работа № 2
«Исследование электронного вольтметра»
1. Цель работы: Исследование электронного вольтметра, изучение принципа работы и получение навыков работы с электронным вольтметром.
2. Приборы и их характеристики:
электронный вольтметр В7-58 (диапазон измерения постоянного напряжения 0,4mV – 200 V,4 – 1000 V;перем.напряж.2 mV – 20 V,2- 200 V,
20 – 700 V;сопротивление постоянному току 1.0 Ом.- 20 мОм.; сила тока 0,4 – 10 А ),
электронный осциллограф С1-112А,( в амплитудном диапазоне от 5 мВ до 250 Мв.;во временном диапазоне от 0,12 мкс.до 0,5 с.;напряжение постоянного тока от 1 мВ до 1000 В;активные сопротивления от 1 Ом до 2,5 Ом.)
генератор синусоидальных сигналов ГСФ-2,( диапазон частот задающий генератор 0,3 Гц – 1500 кГц., усилитель 0 – 20 кГц., выходные сигналы: гармонический, пилообразный, прямоугольный; выходное напряжение 0 – 20 В ; максимальный ток нагрузки 1,0 А.)
проводники.
3. Краткое теоретическое обоснование:
Устройство и принцип действия электронного вольтметра.
Основное назначение электронного вольтметра – измерение напряжения
( постоянного, переменного, импульсного ). В состав вольтметров входят усилители постоянного и переменного напряжения, измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное и наоборот, делители напряжения. В вольтметрах постоянного напряжения применяют следующие усилители постоянного напряжения:
1. усилители с непосредственными связями;
2. усилители типа модуляция – усиление - демодуляция (МДМ);Рис.1
3. усилители на основе магнитоэлектрических гальванометров с фотопреобразователями.
Рис.1
В усилителях типа МДМ (рис.1) постоянное входное напряжение преобразуется модулятором М в переменное напряжение. Модулятор состоит из двух ключей
(рис.2 а) коммутация которых происходит в противофазе, т.е. замыкание ключа SА1 сопровождается с размыканием ключа SA2,и наоборот. Управление ключами осуществляется от специального генератора Г.Если сопротивление ключей в замкнутом состоянии равно нулю, а в разомкнутом – бесконечности, и если переключение производится мгновенно, то выходное напряжение модулятора представляет последовательность прямоугольных импульсов
(рис.3 б), с амплитудой равной входному напряжению Uвх (рис.3 а)
 |
а) в)
Рис.2
Импульсы усиливаются усилителем переменного напряжения УН. Выходной сигнал с усилителя поступает на демодулятор ДМ.
 |
Рис.3
На входе демодулятора при синхронной коммутации ключей модулятора и демодулятора полярность прямоугольных импульсов совпадает с полярностью импульсов на выходе модулятора (рис.3 г). Фильтром Ф (рис.2 в) импульсы усредняются, и на выходе усилителя типа МДМ получается усиленное постоянное напряжение, полярность которого определяется полярностью Uвх.
Преобразователи бывают амплитудного, средневыпрямленного и действующего значений переменного напряжения. Эти преобразователи используются в вольтметрах переменного напряжения. Выходное постоянное напряжение (ток) этих преобразователей пропорционально одному из указанных значений переменного напряжения.
Литература (1) пар.9.1,9.2,9.3; (2) пар.8.1,8.2.
4. Контрольные вопросы:
1. Назначение электронного вольтметра?
2. Какие узлы входят в состав электронного вольтметра?
3. Какие усилители используют в электронных вольтметрах?
4. Какие преобразователи напряжения используются в вольтметрах переменного напряжения?
5. Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться со схемой лабораторного стенда,
записать данные приборов в таб.1
Табл.1
| № | электронный вольтметр В7-58 | электронный осциллограф С1-112А | генератор синусоидальных сигналов ГСФ-2 | ||||||
| U, В | U, В | I, А | U, В | U, В | R, Ом | U,В | I, А | F, Гц | |
| 1. |
2. Ознакомиться с методическими указаниями по эксплуатации и применению приборов.
 |
3. Собрать схему , приведенную на рис.1. Снять АЧХ преобразователя амплитудного значения в диапазоне частот 20 Гц – 200 кГц при Uвх = 5 В.
Рис.1
4. Зарисовать осциллограммы напряжений (на частоте 2000 кГц при
Uвх = 5 В) на зажимах 1-1', 2-2' и 3-3', используя электронный осциллограф.
5. Собрать схему по рис.2. Измерить выходное напряжение трансформатора тока ТА (с помощью трансформатора тока осуществляется искажение кривой напряжения), используя вольтметры амплитудного, среднего и действующего значений. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения трансформатора тока. Объяснить полученные результаты.
Рис.2
6. Сделать вывод по лабораторной работе.
7. Составить отчет по требуемой форме.
4. Список использованных источников:
1. В.И. Винокуров и др. «Электрорадиоизмерения» Москва «Высшая школа» 1986.-351 с.
2. Р.М. Демидова-Парфенова и др. «Электрические измерения» - М Энергоиздат 1983. – 392 с.
3. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов. - |М.:Логос, 2000. - 408 с.
4. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 2001. -205с.