МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра информационно-измерительных систем и технологий ОТЧЕТ по лабораторной работе №4 по дисциплине «Метрология» Тема: Электронно-лучевой осциллограф Студенты гр. 7361 Алексеев Д.А Иовса Г.С. Семёнова С.В. Преподаватель Варшавский И.Е. Санкт-Петербург 2019 Цель работы Ознакомление электрических с цепей методами и и методикой средствами оценки измерений параметров погрешностей результатов измерений. Обработка результатов 1. Определение основных погрешностей коэффициентов отклонения и коэффициентов развёртки. Действительный коэффициент 𝑘0∗ отклонений (В/дел) определяется выражением: 𝑘0∗ = 𝑈2𝐴 /𝐿2𝐴 Где 𝐿2𝐴 – размер изображения двойной амплитуды сигнала; 𝑈2𝐴 – напряжение, равное двойной амплитуде, рассчитываемое на основании показаний вольтметра. Расчет: 𝑘 = 0,1 𝑘 = 0,5 𝑘=1 В дел В дел В дел 𝑈2𝐴 = 0,44 ∗ √2 = 0,62 (В) ; 𝑘0∗ = 0,62 𝑈2𝐴 = 2,02 ∗ √2 = 2,86 (В) ; 𝑘0∗ = 2,86 𝑈2𝐴 = 3,98 ∗ √2 = 5,63 (В) ; 𝑘0∗ = 5,63 6 6 6 = 0,11( В дел = 0,48( В дел = 0,94( В дел ) ) ) Относительная погрешность коэффициента отклонения: 𝑘0 − 𝑘0∗ 𝛿к = 100 ∗ 𝑘0∗ Где 𝑘0 – установленный коэффициент отклонения. 𝑘 = 0,1 В дел 𝑘 = 0,5 𝑘=1 В дел В дел 𝛿к = 100 ∗ 𝛿к = 100 ∗ 𝛿к = 100 ∗ Действительный 0,1−0,11 0,11 0,5−0,48 0,48 1−0,94 0,94 = −9,1 % = 4,2 % = 6,4 % коэффициент развертки выражением: 𝑘р∗ = 𝑛𝑇 𝑛 = 𝐿𝑛𝑇 𝑓 ∗ 𝐿𝑛𝑇 определяется (мс/дел) Где f и T – частота и период входного сигнала, при котором на экране осциллографа наблюдались n его целых периодов. 𝑘 = 0,001 𝑘 = 0,002 𝑘 = 0,01 с дел с дел с 𝑘р∗ = 0,101 ( мс 𝑘р∗ = 0,202 ( мс дел дел 𝑘р∗ = 1,005 ( дел мс дел ) ) ) Относительная погрешность коэффициента развертки: 𝛿кр 𝑘р − 𝑘р∗ = 100 ∗ 𝑘р∗ Где 𝑘р – установленный коэффициент развертки. 𝑘р = 0,001 𝑘р = 0,002 𝑘р = 0,01 В дел В дел В дел 𝛿кр = 100 ∗ 𝛿кр = 100 ∗ 𝛿кр = 100 ∗ 0,1−0,101 0,101 0,2−0,202 0,202 1,0−1,005 1,005 = − 0,99% = − 0,99% = − 0,5% 2. Определение характеристик нелинейных искажений изображений по осям Y и X. Нелинейность амплитудной характеристики канала вертикального отклонения оценивается отношением: 𝛿на = max{|𝐿𝑦1 − 𝐿𝑦 |, |𝐿𝑦2 − 𝐿𝑦 |} 𝐿𝑦 Где max{|𝐿𝑦1 − 𝐿𝑦 |, |𝐿𝑦2 − 𝐿𝑦 |} – максимальная разность размеров изображений амплитуды сигнала по вертикали |𝐿𝑦1 − 𝐿𝑦 | = |6 − 6| = 0; |𝐿𝑦2 − 𝐿𝑦 | = |6 − 6| = 0, 𝛿на = 0 Нелинейность развертки определяется отношением: 𝛿нр = max{|𝐿х1 − 𝐿𝑥 |, |𝐿х2 − 𝐿𝑥 |} 𝐿𝑥 Где max{|𝐿х1 − 𝐿𝑦 |, |𝐿х2 − 𝐿𝑦 |} – максимальная разность размеров изображений полупериодов сигнала |𝐿𝑥1 − 𝐿𝑥 | = |2 − 2| = 0; |𝐿𝑥2 − 𝐿𝑥 | = |2 − 2| = 0, 𝛿нр = 0 В данном проведенном эксперименте эффект искажения формы сигнала не наблюдается. Lx1, Lx, Lx2, Ly1, Ly, Ly2, дел дел дел дел дел дел 2 2 2 6 6 δна, % δнр, % 6 0 0 3. Определить АЧХ канала вертикального отклонения. 𝐾(𝑓) = 𝐾(𝑓) – АЧХ, 𝐿2𝑎 (𝑓) ; 𝑓 = 1 кГц 𝐿(𝑓0 ) 0 представленная в относительных единицах соответствующих частот f. Полученные значения внесены в протокол. f, МГц 0,001 2 4 6 8 10 12 14 L2A(f), дел 6 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,4 k(f) 1 1 0,97 0,93 0,9 0,87 0,83 0,73 для f, Гц Область нижних частот 1000 600 100 50 9 8 7 5 4 3 L2A(f), дел 6 6 6 6 5,6 5,4 5,4 5 4,8 4 k(f) 1 1 1 1 0,93 0,9 0,9 0,83 0,8 0,67 k0 = 0,2 В/дел для закрытого входа 𝑓н = 20 Гц L2A(f), дел 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 k(f) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 k0 = 0,2 В/дел для открытого входа 𝑓н = 20 Гц f, Гц L2A(f), дел k(f) Область нижних частот 8 7 6 5 4 3 2 1 5,2 5,2 5,2 4,8 4,4 4 3,2 1,6 0,87 0,87 0,87 0,8 0,73 0,67 0,53 0,27 k0 = 0,2 В/дел для закрытого входа 𝑓н = 20 Гц L2A(f), дел 6 6 6 6 6 6 6 6 k(f) 1 1 1 1 1 1 1 1 k0 = 0,2 В/дел для открытого входа 𝑓н = 20 Гц 4. Измерить амплитудные и временные параметры сигналов по указанию преподавателя. Синусоидальная форма сигнала kо, В/дел La, дел 1 kp, мкс/дел 4,5 0,1 Lт, дел 3,7 U, В 4,5 b, дел 0,075 Амплитуда сигнала: U = kо*La = 1*4,5 = 4,5 (В) Визуальная погрешность: δва = 100(b/La) = 100*(0,075/4) = 1,875 % Относительная погрешность изменения амплитуды: δ = δk0 + δна + δва = = 7,4 +0,05 + 1.875 = 9,325 (%) Длительность временных параметров (периода, импульса):T = kр* Lт tT пер =0,1 * 3,7 =0,37 (с) tT имп = 0,1 * 0,9 = 0,09 (с) Визуальная погрешность измерения длительности: δвд=100(b/LT) δвд пер = 100*(0,075/3,7) = 2,03 (%) δвд имп = 100*(0,075/0,9) = 8,3 (%) Тогда относительная погрешность 𝛿𝑡 имп измерения длительности импульса: δt = δkр + δнр + δвд В 𝑘р = 0,1 дел 𝑘р = 0,2 дел 𝑘р = 1 В В дел 𝛿𝑡 имп = 0,99 + 0 + 8,3 = 9,29% 𝛿𝑡 имп = 0,99 + 0 + 8,3 = 9,29% 𝛿𝑡 имп = 0,498 + 0 + 8,3 = 8,798% Относительная погрешность 𝛿𝑡 пер измерения периода δt = δkр + δнр + δвд 𝑘р = 0,1 𝑘р = 0,2 𝑘р = 1 В дел В дел В дел 𝛿𝑡 пер = 0,99 + 0 + 2,03 = 3,02% 𝛿𝑡 пер = 0,99 + 0 + 2,03 = 3,02% 𝛿𝑡 пер = 0,498 + 0 + 2,03 = 2,63% Вывод В ходе лабораторной работы, были определены основные погрешности коэффициентов развертки и отклонения, которые соответствуют объявленным погрешностям коэффициентов развёртки и отклонения. Кроме того, определена амплитудно-частотная характеристика. Относительные погрешности измерений амплитуды и временных параметров также были рассчитаны.