Вимірювання інтегральних значень напруги

Лабораторна робота №2

ВИМІРЮВАННЯ ІНТЕГРАЛЬНИХ ЗНАЧЕНЬ НАПРУГИ

ЗМІННОГО СТРУМУ

 

Мета роботи: вивчити основні характеристики періодичних сигналів змінного струму, ознайомитись із методами і засобами вимірювань інтегральних значень напруги змінного струму різної форми і частоти, набути практичних навиків у використанні відповідних засобів вимірювань та у методиці опрацювання результатів експерименту з поданням результату вимірювання.

 

1. ПЛАН РОБОТИ

 

1.1. Підготовка до вимірювального експерименту.

• Опрацювати теоретичний матеріал:

1) вивчити основні характеристики періодичних сигналів змінного струму [1; с. 396 – 402];

2) вивчити принцип дії та основні метрологічні характеристики аналогових (електромеханічних та електронних) і цифрових вимірювальних приладів [2; с. 147 – 152; с.183 – 194; с.211 – 212]

3) вивчити особливості вимірювань інтегральних значень періодичних змінних сигналів різної форми і частоти приладами різних систем та оцінювання непевності результатів вимірювань [2; с. 273 – 279].

• Розв’язати задачу:

1) Виходячи із заданого амплітудного значення періодичної змінної напруги U_m і заданої форми встановити значення коефіцієнтів амплітуди k_а і форми k_ф (див. табл. 2.1) та обчислити середньоквадратичне U ісередньо-випрямлене U_св значення напруги.

2) Виходячи із типів та метрологічних характеристик заданих вольтметрів різних систем (див. табл. 2.2) встановити, який із параметрів заданої напруги буде показувати кожний із вольтметрів, визначити очікувані їх покази U_Vi при вимірюванні відповідних параметрів напруги, вибрати оптимальні межі вимірювання U_кі заданих вольтметрів (і =1,…, п, де п – число вольтметрів) і обчислити значення сталої кожного аналового вольтметра С_Vi.

3) Вибрати основний (зразковий) вольтметр для контролю вхідної напруги схеми під час проведення досліджень.

4) Встановити, яким із заданих вольтметрів буде властива додаткова похибка показів від впливу форми кривої при вимірюванні параметрів напруги заданої форми та обчислити її значення d_ф, %.

1.2. Проведення вимірювального експерименту.

•Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рис. 2.1, і провести всі необхідні вимірювання:

1) експериментально дослідити вплив форми кривої вимірюваної напруги на покази досліджуваних вольтметрів різних систем. Результати експерименту записати у табл. 2.4.

2) експериментально дослідити вплив частоти вимірюваної напруги синусоїдної форми на покази досліджуваних вольтметрів в заданому частотному діапазоні. Результати експерименту записати у табл. 2.5.

• Записати метрологічні (технічні) характеристики використаних засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) в табл. 2.6.

1.3. Опрацювання результатів експерименту

За результатами отриманих експериментальних даних для кожного досліджуваного вольтметра обчислити:

1) граничні значення основних інструментальних похибок показів вольтметрів - абсолютної DU_V,_гр, В та відносної d_V,гр, %;

2) значення додаткової абсолютної DU_ф, В та відносної d_ф, % похибок показів вольтметрів від впливу форми кривої вимірюваної напруги;

3) значення додаткової абсолютної DU_f, В та відносної d_f, % показів вольтметрів від впливу частотивимірюваної напруги;

4) нарисувати графіки залежності показів вольтметрів від частоти U_V (f).

1.4. Оформити і захистити звіт.

 

ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

Вимірювання інтегральних значень напруги змінного струму

Приладами різних систем

2.2.1. Загальна характеристика вимірювальних приладів. Для вимірювання інтегральних значень напруги змінного струму у вимірювальній практиці використовують наступні типи вольтметри:

• аналогові електромеханічні вольтметри різних систем – випрямні, термоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні та електростатичні;

• аналогові електронні вольтметри;

• цифрові вольтметри.

Електронні вольтметри змінного струму складаються з двох основних вузлів:

1) перетворювача напруги змінного струму у напругу постійного струму. При побудові електронних вольтметрів змінного струму використовують три типи таких перетворювачів:

• перетворювачі середньо-випрямлених значень (ПСВЗ);

• перетворювачі середньо-квадратичних значень (ПСКЗ);

• перетворювачі амплітудних значень (ПАЗ);

2) вольтметра постійного струму – магнітоелектричного (в аналогових вольтметрах) або цифрового.

За типом перетворювача напруги змінного струму у напругу постійного струму відповідно називають і вольтметри, тобто, розрізняють вольтметри середньо-випрямлених, середньо-квадратичних та амплітудних значеньвимірюваної напруги.

Для вимірювання середньо-випрямлених значень змінних сигналів використовують випрямні вольтметри та аналогові електронні і цифрові вольтметри із ПСВЗ.

Для вимірювання середньоквадратичних значень змінних сигналів використовують аналогові електромеханічні вольтметри – термоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні та електростатичні, аналогові електронні і цифрові вольтметри із ПСКЗ.

Для вимірювання амплітудних значень змінних сигналів використовують аналогові електронні вольтметри із ПАЗ.

Використання тих чи інших приладів залежить також від частоти вимірюванихсигналів. Зокрема, аналогові електромеханічні вольтметри – випрямні, електромагнітні, електродинамічні та феродинамічні використовують для вимірювань параметрів змінних сигналів на низьких частотах (до 20 кГц), а для вимірювань на високих частотах (до 50 МГц) – використовують термоелектричні та електростатичні вольтметри. Аналогові електронні і цифрові вольтметри використовують у широкому діапазоні частот – від 10 Гц до 10 МГц.

Найвищу точність вимірювань на змінному струмі серед аналогових електромеханічних вольтметрів мають електродинамічні вольтметри (клас точності 0,1 і нижче). Вольтметри інших систем мають найвиший клас точності 0,5 або 1,0 (див. табл. 28.3, [2; с. 148]). Аналогові електронні вольтметри мають найвищий клас точності 0,5. Цифрові вольтметри на змінному струмі забезпечують точність вимірювання на рівні десятих і сотих часток процента, наприклад, при класі точності 0,05/0,02.

2.2.2. Особливості вимірювань інтегральних значень напруги змінного струму електронними вольтметрами із відкритим і закритим входом. Як вже було зазначено вище, основним вузлом електронних вольтметрів змінного струму є перетворювачі напруги змінного струму у напругу постійного струму, які бувають двох типів - із відкритим або закритим входом.

Принциповою відмінністю між перетворювачами цих двох типів є відсутність або наявність безпосередньо на їх вході конденсатора, що проявляється при вимірюванні напруги із сталою складовою, наприклад, u (t) = U₀ + U_msinwt, B, тобто коли U₀ ¹ 0. Такими є сигнали у табл. 2.1 за №2, 3, 5, 7,8,10. У сигналів за №1, 4, 6, 9 стала складова U₀ = 0.

У вольтметрів із відкритим входом конденсатор на вході відсутній і у вимірювальну схему поступає весь сигнал u (t), який у подальшому перетворюється за алгоритмом роботи конкретного перетворювача (ПСВЗ, ПСКЗ чи ПАЗ) згідно із формулами (2.1) - (2.3).

У вольтметрів із закритим входом безпосередньо на вході ввімкнено конденсатор, який відсікає від сигналу u (t) сталу складову U₀ і у вимірювальну схему поступає сигнал u^¢ (t) = u (t) - U₀, який у подальшому також перетворюється за алгоритмом роботи конкретного перетворювача (ПСВЗ, ПСКЗ чи ПАЗ) згідно із формулами (2.1) - (2.3).

Отже, якщо на входи двох вольтметрів – одного із відкритим входом, а іншого із закритим - подати один і той же сигнал u (t), в якого стала складова U₀ ¹ 0, то покази цих вольтметрів будуть різні. Дану обставину слід мати на увазі при виборі приладів для вимірювання параметрів сигналів складної форми.

Оцінювання основних інструментальних похибок показів

Вплив форми кривої вимірювального сигналу на покази

Вимірювальних приладів

 

Окрему групу становлять вимірювальних приладів (ВП), які реагують на один параметр сигналу, а їх шкали градуйовані в одиницях іншого параметра сигналу, зокрема, у середньо-квадратичних значеннях (СКЗ) синусоїди, яке у практичній метрології є одною із найпоширеніших вимірюваних величин. До таких ВП відносяться:

· випрямні та аналогові електронні і цифрові ВП, які у вимірювальній схемі мають ПСВЗ, тобто вони реагують на середньо-випрямлене значення вимірювального сигналу, а їх шкали градуйовані у середньо-квадратичних значеннях (СКЗ) синусоїди;

· аналогові електронні, які у вимірювальній схемі мають ПАЗ, тобто вони реагують на амплітудне значення вимірювального сигналу, а їх шкали градуйовані у середньоквадратичних значеннях (СКЗ) синусоїди.

Оскільки у даній лабораторній роботі досліджуються аналоговий випрямний і цифровий вольтметри з першої групи, то детально проаналізуємо вплив форми кривої вимірювального сигналу на покази приладів,якіреагують на середньо-випрямлене значення U_св,х вимірювального сигналу u_x (t), а їх шкали градуйовані у середньоквадратичних значеннях (СКЗ) синусоїди.

Показ такого приладу U_п, наприклад, вольтметра випрямної системи, із врахуванням (2.5) дорівнює добутку середньо-випрямленого значення вимірювального сигналу U_св,х на коефіцієнт форми синусоїди k_фс, який дорівнює k_фс = p/(2 ) = 1,11 (див. табл. 2.1),тобто

U_п = U_св,х × k_фс = U_св,х ×1,11. (2.13)

Математична операція (2.13) в аналогових приладах, що проградуйовані у середньоквадратичних значеннях синусоїдної напруги і містять у своїй вимірювальній схемі перетворювачі середньо-випрямлених значень, реалізується при їх градуюванні, а в цифрових – шляхом використання спеціальних електронних перемножувачів.

Якщо форма кривої вимірювального сигналу u_x (t) відрізняється від синусоїди, то використання випрямного вольтметра, проградуйованого в СКЗ синусоїди, призводить до виникнення додаткової систематичної похибки показу вольтметра, яку називають похибкою від впливу форми кривої вимірювального сигналу (абсолютної DU_ф, В та відносної d_ф, %).

Дійсно, якщо СКЗ сигналу u_x (t) несинусоїдної форми U_х = U_св,х × k_фх, а показ випрямного приладу U_п = U_св,х × k_фс, то абсолютна похибка DU_ф, В показів приладу від впливу форми кривої вимірювального сигналу дорівнює:

В, (2.14)

а відносна похибка d_ф, % –

(2.15)

де k_фх – коефіцієнт форми кривої вимірювального сигналу u_x (t) несинусоїдної форми (див. табл. 2.1).

 

Приклад 2.3. Мілівольтметр випрямної системи типу Ц4311 (див. приклад 2.1), градуйований в СКЗ синусоїди, використали для вимірювання параметрів сигналу прямокутної форми типу “меандр”, в якого k_фх =1 (див. табл. 2.1). Визначити відносну похибку d_ф, % показу приладу від впливу форми кривої сигналу.

Розв’язування. Відносну похибку d_ф, % показу приладу від впливу форми кривої сигналу визначаємо за формулою (2.15):

 

Як видно із прикладу 2.3, значення відносної похибки d_ф, % від впливу форми кривої вимірювального сигналу u_x (t) суттєво (@ у 7 разів) перевищує граничне значення основної відносної похибки d_V,гр., % отриманого показу мілівольтметра (див. приклад 2.1), яке визначається його класом точності. В окремих випадках, в залежності від форми кривої вимірювального сигналу u_x (t) і, відповідно, значення коефіцієнта форми k_фх, значення відносної похибки d_ф, % від впливу форми кривої вимірювального сигналу може становити десятки процентів і повністю спотворювати отриманий результат вимірювання.

Якщо ж вимірювальним приладом із ПСВЗ, проградуйованим в СКЗ синусоїди, вимірювати параметри синусоїдного сигналу або двопівперіодного випрямленого синусоїдного сигналу (див. табл. 2.1), коли k_фх = k_фс = 1,11, то значення відносної похибки d_ф, % від впливу форми кривої вимірювального сигналу, знайдене за формулою (2.15), дорівнює нулю.

Отже, робимо висновок, що випрямні, аналогові електронні та цифрові вимірювальні прилади із ПСВЗ, шкали яких градуйовані в СКЗ синусоїди, можна використовувати для вимірювання середньоквадратичних значень тільки синусоїдних сигналів, оскільки при вимірюванні параметрів сигналів іншої форми суттєво збільшується похибка отриманого результату вимірювання.

Числове значення відносної похибки d_ф, % показів вольтметрів із ПСВЗ, шкали яких градуйовані в СКЗ синусоїди, від впливу форми кривої вимірювального сигналу u_x (t) можна знайти двома способами:

· обчисленням за формулою (2.15), якщо відома форма кривої вимірювального сигналу u_x (t) і, відповідно, значення коефіцієнта форми k_фх (див. приклад 2.3);

· експериментально, шляхом порівняння показу досліджуваного вольтметра U_Vх при вимірюванні напруги сигналу u_x (t) довільної форми із його показом U_Vс при вимірюванні напруги синусоїдного сигналу за умови, що середньоквадратичні значення напруги в обох випадках є однаковими, тобто U_х = U_с.

Для забезпечення цієї умови використовують основний (зразковий) вольтметр, призначений для вимірювання середньоквадратичних значень напруги сигналів будь-якої форми, тобто у нього відсутня додаткова похибка показів від впливу форми кривої вимірювального сигналу u_x (t). Таким приладом є, наприклад, аналоговий електронний вольтметр типу Ф583, у вимірювальній схемі якого використано ПСКЗ і, відповідно, шкала градуйована в середньоквадратичних значеннях напруги, тобто його покази завжди відповідають середньоквадратичним значенням напруги того сигналу, який поданий на його вхід, незалежно від форми сигналу.

Експеримент проводять за схемою, зображеною на рис.2.1. Забезпечивши умову, що показ зразкового вольтметра U_N у процесі дослідження при подачі на нього сигналу u_x (t) та синусоїди u_с (t) є сталим, тобто U_Nx = U_Nc, за отриманими показами досліджуваного вольтметра U_Vх та U_Vс знаходять:

· значення абсолютної похибки DU_ф, В від впливу форми кривої вимірювального сигналу u_x (t)

, В; (2.16)

· значення відносної похибки d_ф,% від впливу форми кривої вимірювального сигналу u_x (t)

(2.17)

Вимірювальних приладів

При вимірюваннях на змінному струмі одною із впливних величин, які можуть спричинити виникнення додаткових інструментальних похибок приладу, є частота f вимірювального сигналу. Для кількісного оцінювання впливу частоти сигналу на точність вимірювання використовують оцінки додаткової абсолютної DU_f, В та додаткової відносної d_f, % похибок показів приладів від впливу частоти вимірювального сигналу, або просто - додаткової абсолютної DU_f, В та додаткової відносної d_f, % частотних похибок показів приладів.

Вплив частоти сигналу на покази вимірювального приладу спричинений наявністю реактивних елементів у вхідних колах приладу (вхідні ємності та індуктивності, ємності монтажу тощо) та інерційністю вимірювальних механізмів аналогових приладів.

Для частоти f вимірювального сигналу як впливної величини згідо із чинними нормативними документами (див. 2; с. 139-143) встановлюють нормальну f_н, Гц і робочу f_р, Гц області значень.

Частотний діапазон вимірювальних приладів позначають наступним чином: 45¼1000 ¼ 4000 Гц, де підкреслений діапазон 45…1000 Гц становить нормальну частотну область f_н, Гц, а діапазон 1000¼4000 Гц – робочу частотну область f_р, Гц.

Якщо частота ,Гц вимірювального сигналу u_x (t) лежить в межах нормальноїчастотної області f_н, Гц даного приладу, то додаткова частотна похибка d_f = 0. Якщо ж частота ,Гц виходить нормальноїчастотної області f_н, Гц, але лежить в межах робочої частотної області f_р, Гц, то додаткова частотна похибка d_f ¹ 0 і одним із способів знаходять її граничне значення d_f,гр,%, яке враховують у сумарній похибці вимірювання даним приладом.

Якщо частота ,Гц виходить за межі робочоїчастотної області f_р, Гц, то даним приладом здійснювати вимірювання не можна, а потрібно вибрати прилад із ширшим частотним діапазоном.

Вплив частоти сигналу на точність показів вимірювальних приладів встановлюють двома способами:

а) нормують окрему додаткову частотну похибку, причому границя допустимої додаткової частотної похибки d_f,гр, викликаної зміною частоти сигналу від нормальної або від границі нормального діапазону частот до будь-якої в суміжній області робочого діапазону частот, дорівнює границі допустимої основної зведеної похибки приладу g_гр, %. Наприклад, для амперметра типу Д5054 класу точності 0,1 з частотним діапазоном 45¼500 ¼1500 Гц додаткова частотна похибка в робочому діапазоні частот 500…1500 Гц d_f,гр = ± 0,1 %;

б) повний частотний діапазон приладу розділяють на піддіапазони і для кожного піддіапазону нормують допустиму основну зведену похибку приладу g_гр, % з врахуванням додаткової частотної похибки, тобто прилад на різних частотних піддіапазонах має різний клас точності. Наприклад, електронний вольтметр середніх значень типу Ф5053 класу точності 0,5 має частотний діапазон 10¼ 40¼10⁵ ¼10⁶ Гц, який розділено на 8 піддіапазонів і для кожного з них встановлено свій клас точності, причому клас точності 0,5 відповідає тільки нормальному діапазону частот (див. табл. 2.2).

Таблиця 2.2

Від частотного діапазону

, Гц	10...20	20...30	30...40	40...10^5	2×10^5... 4×10^5	2×10^5... 4×10^5	4×10^5... 6×10^5	6×10^5... 10^6
gгр, %	2,5	1,5	1,0	0,5	1,0	1,5	2,5	4,0

 

Зауваження! Поняття низька і висока частота вимірювального сигналу для кожного вимірювального приладу є поняття індивідуальні, які визначаються нормальним і робочим частотним діапазоном цього приладу. Зазвичай, низькою вважають частоту сигналу в нормальній частотній областіцього приладу, а високою – у робочійчастотній області, особливо у верхній його частині. Наприклад, для амперметра електродинамічної системи типу Д5054 з частотним діапазоном 45…1000 …1500 Гц високою можна вважати частоту, більшу від 1000 Гц (див. 2; с. 200-202); для вольтметра випрямної системи типу Ц4311 з частотним діапазоном 45…55 …16000 Гц – частоту, більшу від 10000 Гц; для вольтметра ємнісної системи типу С502 з частотним діапазоном 45…1×10⁶ …4×10⁶ Гц – частоту, більшу від 1 МГц.

У вимірювальній практиці на низьких частотах (50...20000 Гц) зазвичай використовують електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні та випрямні вимірювальні прилади, а на високих (до 50 МГц) – електростатичні та термоелектричні. Аналогові електронні та цифрові вимірювальні прилади можна використовувати у широкому діапазоні частот 10 Гц … 10 Мгц.

Оцінки додаткової абсолютної DU_f,В та додаткової відносної d_f,% частотних похибок показів приладів визначають експериментально за схемою, зображеною на рис.2.1,шляхом порівняння показів досліджуваного вольтметра ,В при вимірюванні напруги синусоїдного сигналу u_с (t) на деякій і -й частоті f_i, Гц із його показом ,В на основній частоті f_о, Гцза умови, що вхідна напруга схеми U_вх = U_N є сталою на всіх частотах f_i, на яких проводять дослідження.

Для забезпечення цієї умови використовують основний (зразковий) вольтметр, у якого нормальний частотний діапазон ширший, ніж частотний діапазон, у якому проводять дослідження, тобто у нього відсутня додаткова похибка від впливу частоти вимірювального сигналу.

Як основну приймають таку частоту f_о, Гц, на якій додаткова частотна похибка d_f,% показів досліджуваного вольтметра дорівнює нулю, наприклад, f_о =50 Гц.

Забезпечивши умову, що показ зразкового вольтметра U_N у процесі дослідження у всьому частотному діапазоні є сталим (U_N = const), за отриманими показами досліджуваного вольтметра та знаходять:

· значення абсолютної частотної похибки DU_f, В -

, В; (2.18)

· значення відносної частотної похибки d_f,% -

(2.19)

ПРАКТИЧНІ ВКАЗІВКИ

Вольтметрів різних систем

Тип приладу	Границя вимірюван- ня Uк, В	Стала СV, В	Форма кривої сигналу	Відлік NV,	Показ вольтметра UV, В	Оцінки похибок показів вольтметрів
Граничні значення основних інструментальних	Додаткової від впливу форми кривої сигналу
Абсолютної DUV,гр, В	Відносної dV,гр,%	Абсолютної DUф, В	Відносної dU,ф, %
Ф584 (основний)
Ц4311
В7-21А
Ф5053

 

Таблиця 2.5

Вольтметрів різних систем

Тип приладу	Границя вимірюван-ня Uк, В	Стала СV, В	Частота сигналу f, Гц	Відлік NV,	Показ вольтметра UV, В	Оцінки похибок показів вольтметрів
Граничні значення основних інструментальних	Додаткової від впливу частоти сигналу
Абсолютної DUV,гр, В	Відносної dV,гр,%	Абсолютної DUf, В	Відносної df, %
Ф584 (основний)
Ц4311
В7-21А
Ф5053

ЗМІСТ ЗВІТУ

 

1. Мета роботи.

2. Задача.

3. Розв’язування задачі.

4. Схема проведення експерименту.

5. Опрацювання результатів експерименту.

6. Таблиця запису результатів експерименту.

7. Метрологічні (технічні) характеристики використаних засобів

вимірювальної техніки.

8. Висновки.

Таблиця 2.6

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1. Які параметри характеристики періодично змінних сигналів називають їх інтегральними значеннями і як вони пов’язані між собою?

2. Як визначити значення коефіцієнтів амплітуди k_а і форми k_ф вимірювального сигналу?

3. Прилади яких систем реагують на середньоквадратичне, середньо-випрямлене і амплітудне значення сигналу?

4. Які типи похибок використовують для оцінювання точності вимірювань?

5. Які причини виникнення додаткової похибки показів приладів від впливу форми кривої вимірювального сигналу і як її визначити?

6. Якого типу прилад вибирають як основний (зразковий) для дослідження впливу форми кривої вимірювального сигналу на покази приладів?

7. Які причини виникнення додаткової похибки показів приладів від впливу частоти вимірювального сигналу і як її визначити?

8. Якого типу прилад вибирають як основний (зразковий) для дослідження впливу частоти вимірювального сигналу на покази приладів?

9. Як нормують додаткову частотну похибку приладів?

10. Вкажіть області використання приладів різних систем і поясніть причини такого розподілу?

 

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Основи метрології та вимірювальної техніки: [підручник для вузів в двох томах]/ [М. Дорожовець, В. Мотало, Б. Стадник та ін.]; За ред. Б.І. Стадника. – Львів: Вид-во Національного університету “Львівська політехніка”. – 2005. – Т1. Основи метрології. – 532 с.

2. Основи метрології та вимірювальної техніки: [підручник для вузів в двох томах]/ [М. Дорожовець, В. Мотало, Б. Стадник та ін.]; За ред. Б.І. Стадника. – Львів: Вид-во Національного університету “Львівська політехніка”. – 2005. – Т2. Вимірювальна техніка. – 656 с.

 

Лабораторна робота №2

ВИМІРЮВАННЯ ІНТЕГРАЛЬНИХ ЗНАЧЕНЬ НАПРУГИ

ЗМІННОГО СТРУМУ

 

Мета роботи: вивчити основні характеристики періодичних сигналів змінного струму, ознайомитись із методами і засобами вимірювань інтегральних значень напруги змінного струму різної форми і частоти, набути практичних навиків у використанні відповідних засобів вимірювань та у методиці опрацювання результатів експерименту з поданням результату вимірювання.

 

1. ПЛАН РОБОТИ

 

1.1. Підготовка до вимірювального експерименту.

• Опрацювати теоретичний матеріал:

1) вивчити основні характеристики періодичних сигналів змінного струму [1; с. 396 – 402];

2) вивчити принцип дії та основні метрологічні характеристики аналогових (електромеханічних та електронних) і цифрових вимірювальних приладів [2; с. 147 – 152; с.183 – 194; с.211 – 212]

3) вивчити особливості вимірювань інтегральних значень періодичних змінних сигналів різної форми і частоти приладами різних систем та оцінювання непевності результатів вимірювань [2; с. 273 – 279].

• Розв’язати задачу:

1) Виходячи із заданого амплітудного значення періодичної змінної напруги U_m і заданої форми встановити значення коефіцієнтів амплітуди k_а і форми k_ф (див. табл. 2.1) та обчислити середньоквадратичне U ісередньо-випрямлене U_св значення напруги.

2) Виходячи із типів та метрологічних характеристик заданих вольтметрів різних систем (див. табл. 2.2) встановити, який із параметрів заданої напруги буде показувати кожний із вольтметрів, визначити очікувані їх покази U_Vi при вимірюванні відповідних параметрів напруги, вибрати оптимальні межі вимірювання U_кі заданих вольтметрів (і =1,…, п, де п – число вольтметрів) і обчислити значення сталої кожного аналового вольтметра С_Vi.

3) Вибрати основний (зразковий) вольтметр для контролю вхідної напруги схеми під час проведення досліджень.

4) Встановити, яким із заданих вольтметрів буде властива додаткова похибка показів від впливу форми кривої при вимірюванні параметрів напруги заданої форми та обчислити її значення d_ф, %.

1.2. Проведення вимірювального експерименту.

•Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рис. 2.1, і провести всі необхідні вимірювання:

1) експериментально дослідити вплив форми кривої вимірюваної напруги на покази досліджуваних вольтметрів різних систем. Результати експерименту записати у табл. 2.4.

2) експериментально дослідити вплив частоти вимірюваної напруги синусоїдної форми на покази досліджуваних вольтметрів в заданому частотному діапазоні. Результати експерименту записати у табл. 2.5.

• Записати метрологічні (технічні) характеристики використаних засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) в табл. 2.6.

1.3. Опрацювання результатів експерименту

За результатами отриманих експериментальних даних для кожного досліджуваного вольтметра обчислити:

1) граничні значення основних інструментальних похибок показів вольтметрів - абсолютної DU_V,_гр, В та відносної d_V,гр, %;

2) значення додаткової абсолютної DU_ф, В та відносної d_ф, % похибок показів вольтметрів від впливу форми кривої вимірюваної напруги;

3) значення додаткової абсолютної DU_f, В та відносної d_f, % показів вольтметрів від впливу частотивимірюваної напруги;

4) нарисувати графіки залежності показів вольтметрів від частоти U_V (f).

1.4. Оформити і захистити звіт.