Министерство образования и науки РФ Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники (ТУСУР) Кафедра электронных систем автоматизации и управления (ЭСАУ) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К лабораторной работе № 8. Техническое описание и инструкции по эксплуатации приборов, используемых в работе. 2013 г. 1 1. Ампервольтомметр АВО-5М. 1.1 Назначение. 1.1.1. Ампервольтомметр АВО-5М представляет собой переносной комбинированный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного (50 Гц) тока и напряжения, а также сопротивления постоянному току. 1.1.2. Прибор работает в горизонтальном положении. 1.2 Технические характеристики. 1.2.1. Прибор работает при горизонтальном положении шкалы измерителя. 1.2.2. Рабочий диапазон измерений при работе в качестве вольтметра, а также диапазон частот для пределов переменного тока соответствует значениям, указанным в табл. 1.1. Таблица 1.1. Измеряемая величина Напряжение постоянного тока Напряжение переменного тока Сопротивление постоянному току Рабочий диапазон измерений 3В 12 В 30 В 300 В 600 В 1200 В 0,6-3 В 2,4–12 В 6–30 В 60–300 В 120–600 В 240–1200 В 3 Ом–0,3 кОм 0,3–30 кОм 0,03–3 МОм Диапазон частот, Гц 45–1 000 Входное сопротивление, Ом 20 000 4% 20 000 4% 2 000 4% 1.2.3. Основная погрешность прибора на всех отметках рабочей части шкалы, при измерении постоянных напряжений не превышает 4% от конечного значения рабочей части шкалы. 1.2.4. Изменение показаний прибора, вызванное изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах рабочих температур, не превышает 4% на каждые 10о С изменения температуры при измерении тока и напряжения. 2 1.3 Устройство и работа с прибором. 1.3.1. Прибор состоит из измерителя, имеющего ток полного отклонения 50 мкА и схемы, позволяющей использовать этот микроамперметр для измерений постоянного и переменного токов и напряжений, а также сопротивления постоянному току. 1.3.2. Измеритель имеет четыре шкалы: шкалу постоянного тока и напряжения, шкалу переменного тока и напряжения, шкалу Омов и шкалу децибел. 1.3.3. Изменение рода измеряемой величины и изменение пределов измерения осуществляется при помощи двух переключателей, причем левый предназначен для изменения рода измеряемой величины, а правый для изменения пределов. 1.3.4. Клеммы для подключения измеряемых напряжений и сопротивлений расположены в верхней части прибора и обозначены «—», «V rx». 2. Делитель напряжения ДН-1. 2.1. Делитель напряжения ДН-1 предназначен для масштабного уменьшения напряжения при проведении поверочных работ. Схема делителя представлена на рис. 2.1. 0 ×100 ×500 200 Ом Ом 800 Ом 9000 Ом ДН-1 А ×10 90 кОм К ИЗМЕРЯЕМОМУ НАПРЯЖЕНИЮ В Рис. 2.1. Измеряемое напряжение, подаваемое на вход поверяемого прибора, подключают к клеммам А и В делителя напряжения, а уменьшенное значение напряжения снимают с общей клеммы 0 и клеммы ×500; ×100; или ×10, в зависимости от желаемого уменьшения напряжения. Высокая точность коэффициента передачи напряжения обеспечивается высокой точностью изготовления сопротивлений резисторов, входящих в делитель напряжения. 3 3. Переносный потенциометр постоянного тока ПП-63. 3.1 Назначение. Переносный потенциометр постоянного тока ПП-63 предназначен для: а) непосредственного измерения ЭДС и напряжений постоянного тока компенсационным методом; б) получения плавно регулируемого напряжения постоянного тока. 3.2 Технические данные. 3.2.1 Пределы измерения напряжения ……………….(25, 50, 100)мВ; 3.2.2 Погрешность измерения напряжения не превышает….±(5×10 –4U + 0,5ΔU), где ΔU – цена деления реохорда: на пределе × 0,5 …………………………. 2.5×10–5 В на пределе ×1 …………………………….. 5×10–5 В на пределе ×2 …………………………….. 10×10–5 В 3.3 Принцип работы. В основу работы потенциометра (компенсатора) положен компенсационный метод измерения напряжения. Упрощенная схема потенциометра представлена на рис. 3.1, где изображены: ЕН – источник образцового напряжения нормального элемента, равного (1,0184 – 1,0185)В; ЕХ – источник измеряемого постоянного напряжения; R1 – реостат; RН - образцовый резистор, сопротивление которого выбирается в зависимости от значения ЭДС нормального элемента; Г – высокочувствительный гальванометр для индикации нуля; R – резистор с точно известным регулируемым сопротивлением EH 1 RH EX П 2 RX r R EП R1 Рис 3.1. Методика измерения напряжения заключается в следующем: Сначала в положении 1 переключателя П устанавливается рабочий ток высокой точности. Установку рабочего тока производят реостатом R1, 4 представляющем собой два последовательно соединенные переменные резисторы «РАБОЧИЙ ТОК ГРУБО и ТОЧНО», до получения нулевых показаний гальванометра Г. Высокая точность рабочего тока обеспечивается высоким классом точности изготовления образцового резистора RН, высокой точностью напряжения нормального элемента ЕН и высокой чувствительностью используемого гальванометра. Рабочий ток, протекая через резистор R с точно известным регулируемым сопротивлением, выделяет на нем высоко точное регулируемое образцовое напряжение, которое используется для компенсации измеряемого напряжения ЕХ, при положении 2 переключателя П. Компенсация производится регулировкой сопротивления резистора R, представляющего собой два последовательно соединенных резистора «ГРУБО» и «ТОЧНО». Отсчет измеренного значения напряжения в милливольтах производится по сумме показаний секционированного переключателя «ГРУБО» и реохорда «ТОЧНО», умноженной на множитель, установленный на переключателе пределов измерения. 3.4 Порядок работы. 3.4.1. Перед началом работы органы управления и регулировок должны находиться в следующих положениях: а) выключатель питания прибора «ПИТАНИЕ» - в положении «ВЫКЛ»; б) переключатели питания «БП» и «БИ» при использовании внутренних элементов установить в положение «В» (внутренний), а при использовании наружных или от сети установить в положение «Н» (наружный); в) переключатели гальванометра «Г» и нормального элемента «НЭ» установить в положение «В» при использовании внутренних элементов, и в положение «Н» при использовании наружных гальванометра и нормального элемента. При этом следует к клеммам «Г» и «НЭ» подсоединить гальванометр и нормальный элемент. г) переключатель полярности потенциометра установить в положение «+»; д) кнопки «ГРУБО» и «ТОЧНО» установить в отжатое положение; е) установить корректором стрелку гальванометра на «0» с точностью 0,5 цены деления. Остальные органы управления и регулировок могут находиться в любых положениях. 3.4.2. Измерение ЭДС и напряжения производить в следующем порядке: а) подключить измеряемое напряжение к зажимам «Х», соблюдая полярность; б) установить переключатель «РОД РАБОТ» в положение «ПОТЕНЦИОМЕТР»; в) переключатель «ПИТАНИЕ» установить в положение «ВКЛ»; г) установить штекером необходимый предел измерения: «×0,5» при измерении до 25 мВ, «×1» при измерении до 50мВ, «×2» при измерении до 100мВ; 5 д) произвести установку рабочего тока потенциометра, для чего: - установить переключатель «К-И» в положение «К»; - при нажатой кнопке «ГРУБО» вращением реостата «РАБОЧИЙ ТОК» (верхняя ручка) установить стрелку гальванометра на «0»; - при нажатой кнопке «ТОЧНО» нижней ручкой реостата «РАБОЧИЙ ТОК» вновь установить стрелку гальванометра на «0» с точностью 0,5.цены деления; е) ПРОИЗВЕСТИ ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ, для чего: - установить переключатель «К-И» в положение «И»; - при нажатой кнопке «ГРУБО» вращением секционированного переключателя реостата «мВ» установить стрелку гальванометра на «0»; - при нажатой кнопке «ТОЧНО» вращением реохорда «мВ» вновь установить стрелку гальванометра на «0» с точностью 0,5 цены деления; - отсчет измеренного значения напряжения в милливольтах производится по сумме показаний секционированного переключателя «ГРУБО» и реохорда «ТОЧНО», умноженной на множитель, установленный на переключателе пределов измерения. 4. Милливольтметр В3-38. 4.1 Назначение. Милливольтметр В3-38 предназначен для измерения напряжения переменного тока от 0,1 мВ до 300 В в диапазоне частот от 20 Гц до 5 МГц Показания прибора пропорциональны средневыпрямленному значению, а шкала проградуирована в действующих (эффективных) значениях синусоидального напряжения. Прибор имеет отдельную шкалу, проградуированную в децибелах. Уровень «О» децибел равен 0,775 В. 4.2 Технические характеристики. 3.2.1. Диапазон измеряемых напряжений от 100 мкВ до 300 В перекрывается поддиапазонами 1, 3, 10, 100, 300 мВ; 1, 3, 10, 30, 100, 300 В. 3.2.2. Диапазон частот, измеряемых прибором переменных напряжений от 20 Гц до 5 МГц и разбит на 4 рабочие области: I область 45 Гц – 1МГц II область 20 Гц –45 Гц III область 1МГц – 3 МГц IV область 3 МГц – 5 МГц 3.2.3. Нормальными условиями эксплуатации прибора являются: а) температура окружающего воздуха 293 5 К (+20 5оС); б) относительная влажность 65 15% при температуре воздуха 293 5 К (+20 5оС); в) атмосферное давление 96–104 кПа (720–730 мм.рт.ст.) 3.2.4. Предел допускаемой погрешности прибора (и пределы допускаемых измерений показаний относительно показаний на частоте градуировки) в 6 рабочих областях, выраженный в процентах от верхнего предела установленного поддиапазона, не должен превышать значений, указанных в табл. 3.1. Таблица 3.1. Верхние пределы поддиапазонов 1–300мВ 1-300 В Рабочие области частот I II III IV Предел допускаемой погрешности (предел допускаемых изменений показаний относительно показаний на частоте градуировки), в процентах 2,5 4,0 ( 4,0) 4,0 ( 4,0) 6,0 ( 6,0) 4,0 4,0 ( 4,0) 6,0 ( 6,0) 6,0 ( 6,0) 3.2.5. Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванный отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах интервала температур рабочих условий от 283 до 308 К (от 10 до 35о) не превышает основной погрешности на каждые 10 К изменения температуры. 4.3 Работа с прибором. Перед включением прибора в сеть необходимо: проверить заземление прибора; проверить механический нуль прибора и при необходимости установить его корректором, расположенным в центре передней панели; переключатель поддиапазонов измерения установить в положение 300 В. Включить прибор в сеть и дать ему прогреться 15 минут. Прибор готов для проведения измерений. Подача измеряемого напряжения приводится коаксиальным кабелем с высокочастотным разъемом. При работе милливольтметра стрелка прибора измеряемого сигнала не находится в нулевом положении. при отсутствии Допустимые отклонения стрелки на поддиапазоне измерения 1 мВ составляют 0,05 мВ при закороченном входе прибора. 5. Генератор калибратор ГК-38/1. 5.1 Устройство ГК-38/1. Генератор калибратор ГК-38/1 представляет собой многозначную меру напряжения переменного тока синусоидальной формой. Рабочий диапазон 7 частот 20–200.103 Гц перекрывается десятью дискретными значениями частоты. Структурная схема ГК приведена на рис. 1. U0 U U 0 const G STU МП U вых рис. 1. Он состоит из источника напряжения переменного тока, среднее квадратичное значение выходного напряжения которого стабилизируется на фиксированном уровне U U 0 10 В , и калиброванного масштабного преобразователя (МП). МП представляет собой декадный индуктивный делитель, позволяющий осуществить дискретную регулировку выходного напряжения в очень широких пределах. Цена деления младшей декады МП составляет 10-6 В. Две младшие декады ГК в работе не используются. Таким образом напряжение на выходе ГК может регулироваться от 0 до 10 В с дискретом (шагом) в 1 мВ. 5.2 Подготовка прибора к работе. Перед включением прибора в сеть органы управления следует установить в следующие положения: 5.2.1. тумблер СЕТЬ установить в нижнее положение (выключено); 5.2.2. кнопки УСТ.О; ВЫХОД – в произвольном положении; 5.2.3. тумблер УСТ.О ГРУБО–ТОЧНО – положение ГРУБО; 5.2.4. ручки УСТ.О ГРУБО–ТОЧНО – в среднее положение; 5.2.5. переключатель ЧАСТОТА – в произвольном положении; 5.2.6. ручки РЕГ. ВЫХОДА ГРУБО–ТОЧНО – в среднее положение; 5.2.7. все ручки декадного индуктивного делителя установить в нулевое положение. 5.3 Работа с прибором. 5.3.1. Включить шнур питания ГК в сеть и тумблер СЕТЬ переключить в верхнее положение. При этом должна загореться синяя лампочка, расположенная под ручками РЕГ. ВЫХОДА. 5.3.2. Установить с помощью кнопочного переключателя ЧАСТОТА желаемую частоту выходного сигнала. 5.3.3. Дать ГК прогреться. Время самопрогрева не менее 30 минут. 5.3.4. Нажать кнопку УСТ.О (кнопка с подсветкой, включение режима установки нуля соответствует подсветка данной кнопки). 5.3.5. Ручкой УСТ. О ГРУБО установить стрелку нуль-индикатора (НИ) на нулевую отметку шкалы. 8 ПРИМЕЧАНИЕ: система регулировки имеет большую инерционность, поэтому все ручки регулировки необходимо вращать медленно и следить за реакцией стрелки НИ. 5.3.6. Переключить тумблер ГРУБО–ТОЧНО в положение ТОЧНО и ручкой УСТ.О ТОЧНО установить стрелку НИ на 0. 5.3.7. Нажать кнопку ВЫХОД и, манипулируя ручками РЕГ. ВЫХОДА ГРУБО–ТОЧНО, установить стрелку НИ на нулевую отметку шкалы. 5.3.8 Калиброванное напряжение снимается с гнезда «0-10 В» и устанавливается с помощью ручек декадного индуктивного делителя. Отсчет величины среднего квадратического значения выходного напряжения осуществляется по положению ручек индуктивного делителя в соответствии с выражением: N U вых kiU i , i 1 где N – номер с младшей используемой декады; ki – положение переключателя i-ой декады; U i – цена деления i-ой декады. 5.4 Погрешность воспроизведения калиброванного значения напряжения. 5.4.1. Погрешность установки среднего квадратического значения исходного калиброванного уровня переменного напряжения на основном выходе (U 0 10 В) – U 0 0.03 %. 5.4.2. Дополнительная погрешность при выходном напряжении U вых 10 В определяется в соответствии с выражением: u f , 5 106 6 где u 2 10 100% ; U вых [ В] а дополнительная частотная погрешность f определяется в зависимости от рабочей частоты: при f 1 кГц f 6 104 1 f 100% , 2 где f – рабочая частота в кГц; при 1кГц f 200 кГц f 108 f 1 U0 2 n f 1 100% , U вых где n – количество задействованных декад индуктивного делителя (от 1 до 4). 9