Методические указания к лабораторной работе № 7

И. Н. Запасный

В. И. Сметанин

 

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

 

Методические указания к лабораторной работе № 7

 

по курсам

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ

В телекоммуникациОННЫХ СИСТЕМАХ

МЕТРОЛОГИЯ И РАДИОИЗМЕРЕНИЯ

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ

И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

 

Новосибирск 2012

УДК 621.317.6

 

И. Н. Запасный, В. И. Сметанин

Основные методы измерения параметров двухполюсников. Методические указания к лабораторной работе № 7 по курсам: «Метрология, стандартизация и сертификация»,«Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах»,«Метрология и радиоизмерения», «Метрология, стандартизация и технические измерения»./СибГУТИ. – Новосибирск, 2012 г. – 25 с.

 

В предлагаемых методических указаниях рассматриваются методики измерения параметров двухполюсников с помощью мостовых и резонансных методов. Предложены экспериментальные задачи, решение которых позволит получить обучающимся практические навыки работы с универсальным мостом и измерителем добротности. Научиться обрабатывать результаты прямых и косвенных измерений этими приборами, освоить методику оценки неопределенности результатов измерений и их представления. Приведены контрольные вопросы и измерительные задачи, которые позволяют обучающимся осуществить самоконтроль и контроль самостоятельной работы. Краткие теоретические сведения и подробные методические рекомендации облегчают процесс освоения рассматриваемых методов и приборов.

Методические указания предназначены для студентов очной и заочной форм обучения укрупненных групп специальностей (УГС) 210000, 230000, 090000.

 

 

Кафедра передачи дискретных сообщений и метрологии

 

 

Илл.8, табл.10, список литературы 8 наим.

 

Рецензент: дтн, проф. Горлов Н.И.

 

Утверждено редакционно-издательским советом ФГОБУ «СибГУТИ»

в качестве методических указаний.

 

© ФГОБУ ВПО Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики, 2012 г.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Цель работы
2. Программа лабораторной работы
3. Состав лабораторной установки
4. Подготовка к выполнению лабораторной работы
4.6 Вопросы для контроля готовности к выполнению лабораторной работы
4.7 Задачи
5. Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы
5.1 Общие положения
5.2 Измерения параметров двухполюсников универсальным мостом
5.3 Измерение параметров двухполюсников с помощью измерителя добротности
6. Содержание отчета
7. Приложения
Приложение 7.1 Оценка основной абсолютной неопределенности измерения параметров двухполюсников
Приложение 7.2 Измерение параметров двухполюсников резонансным методом с помощью измерителя добротности (куметром)
7.2.1 Общие положения
7.2.2 Измерение полных сопротивлений
7.2.3 Действительные и эффективные параметры катушки индуктивности
7.2.4 Измерение эффективного значения индуктивности и эффективного резистивного сопротивления катушки индуктивности
7.2.5 Измерение собственной емкости и действительного значения индуктивности катушки индуктивности 7.2.6 Измерение параметров конденсаторов
7.2.7 Измерение сопротивления резистора и его паразитной емкости 7.2.8 Формулы перехода от эквивалентной схемы параллельного типа к последовательной
8. Литература

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1.1 Изучить мостовой и резонансный методы измерений параметров двухполюсников, структурные схемы и принцип работы универсального моста и измерителя добротности.

1.2 Получить практические навыки измерений с универсальным мостом и измерителем добротности.

1.3 Научиться обрабатывать результаты прямых и косвенных измерений индуктивности, емкости и добротности двухполюсных объектов.

1.4 Научиться оценивать погрешность (неопределенность) измерения параметров двухполюсников и грамотно оформлять результаты измерений.

2. ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

 

2.1 Измерение с помощью универсального моста параметров резистора.

2.2 Измерение с помощью универсального моста параметров конденсатора.

2.3 Измерение с помощью универсального моста параметров катушки индуктивности.

2.4 Измерение с помощью измерителя добротности параметров катушки индуктивности.

2.5 Измерение с помощью измерителя добротности параметров конденсатора.

2.6 Измерение с помощью измерителя добротности параметров резистора.

 

3. СОСТАВ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

Лабораторная установка содержит универсальный мост, измеритель добротности, магазин объектов исследования, вспомогательные катушки индуктивности (из комплекта измерителя добротности).

4. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

 

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, готовые к выполнению лабораторной работе. В процессе подготовки к работе студент должен:

4.1 Усвоить теоретический материал по методам и средствам измерения параметров компонентов и цепей (по рекомендуемой литературе) [1, с.243-264]; [2, с.308-320]; [3, с.254-267]; [5, с.59-71].

4.2 Изучить принцип действия приборов, применяемых при выполнении лабораторной работы (по литературе п. 4.1).

4.3 Знать программу и порядок выполнения лабораторной работы.

4.4 Ответить на контрольные вопросы (раздел 4.6) и решить задачи (раздел 4.7).

Таблица 4.1

Метрологические характеристики применяемых приборов

Измеритель L, C, R универсальный Е7-11
Назначение	……………….
№ п.п.	Наименование измеряемого параметра	Диапазон измерения	Предел допускаемой абсолютной или относительной погрешности
	Частота измерения, Гц		-------------
	емкость (С), мкФ
	индуктивность (L), Гн
	сопротивление (R), Ом
	тангенс угла потерь (tg d)
	добротность (Q)
Измеритель добротности …………
Назначение	………………..
№ п.п.	Наименование измеряемого параметра	Диапазон измерения	Предел допускаемой абсолютной или относительной погрешности
	Частота измерения, МГц
	Добротность
	Ёмкость измерительного конденсатора, пФ

 

4.5 Сделать заготовку отчета по лабораторной работе (каждый студент индивидуально) в соответствии с требованиями раздела 6 настоящих методических указаний.

Заготовка обязательно должна содержать:

- титульный лист;

- наименование лабораторной работы;

- формулировку целей работы;

- программу работы;

- решение задач, предложенных в разделе 4.7 данных методических указаний;

- перечень применяемых приборов по форме (таблица 4.1);

- обобщенные структурные схемы применяемых приборов (см. раздел 3);

- таблицы для записи результатов наблюдений и измерений;

- схемы измерений (схемы подключения измеряемых и вспомогательных объектов к измерительным приборам) по каждому пункту программы работы, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТов группы Т 52.

 

Вопросы для контроля готовности к выполнению лабораторной

Работы.

 

4.6.1 Какие методы измерения параметров двухполюсников Вы знаете?

4.6.2 Дать сравнительную характеристику известных методов измерения параметров двухполюсников?

4.6.3 В чем заключается принцип работы универсального моста переменного тока?

4.6.4 Условия баланса моста переменного тока в различных формах представления?

4.6.5Какие источники погрешностей (неопределенностей) присущи мостовым методам измерения при измерении параметров резисторов, индуктивностей и конденсаторов?

4.6.6 Опишите методику измерения сопротивления резисторов с помощью универсального моста.

4.6.7 Какие формы представления параметров двухполюсника применяют в измерительной практике?

4.6.8 Опишите методику измерения емкостных сопротивлений с помощью универсального моста.

4.6.9 Какие источники погрешностей (неопределенностей) присущи мостовым методам измерения при исследовании емкостных сопротивлений?

4.6.10 Поясните принцип работы измерителя добротности.

4.6.11 Опишите методику измерения сопротивления резисторов и сопротивлений индуктивного характера с помощью измерителя добротности.

4.6.12 Какие источники погрешностей (неопределенностей) присущи резонансным методам измерения при исследовании сопротивления резисторов и индуктивности?

4.6.13 Опишите методику измерения емкостного сопротивления с помощью измерителя добротности.

4.6.14 Опишите достоинства и недостатки мостового и резонансного методов.

4.6.15 Эквивалентная схема катушки индуктивности, собственная емкость, собственная частота катушки индуктивности, эффективная и действительная индуктивность.

 

 

4.7Задачи для контроля самостоятельной работы.

 

4.7.1 До начала занятий по данной лабораторной работе каждый студент должен решить измерительные задачи в соответствии со своим вариантом задания. Вариант задания определяют предпоследней и последней цифрой шифра студенческого билета.

4.7.2 Задача №1

Определить параметры неизвестного измеряемого двухполюсника при измерении с помощью универсального моста (рис. 4.1) на частоте f:

1) полное сопротивление измеряемого двухполюсника Z _x;

2) резистивное сопротивление измеряемого двухполюсника r _х =R _e Z _x;

3) реактивное сопротивление измеряемого двухполюсника Х _х =J _m Z _х;

4) модуль полного сопротивления измеряемого двухполюсника | Z |;

5) фазовый угол измеряемого двухполюсника j _х;

6) добротность измеряемого двухполюсника Q_x;

7) тангенс угла потерь tgб_х;

8) емкость (индуктивность) измеряемого двухполюсника С_х (L_x).

 

Исходные данные для расчета (параметры образцовых плеч моста Z₂ , Z₃, Z₄ ) представлены в табл. 4.2 и табл. 4.3.

 

Таблица 4.2

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Общие положения.

Перед началом проведения измерений необходимо:

-изучить технические характеристики и правила эксплуатации используемых приборов [5];

-ознакомиться с краткими техническими описаниями используемых приборов [5];

-ознакомиться с органами управления на передних панелях приборов [5];

-ознакомиться с взаимосвязью органов управления [5].

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

Отчет должен содержать:

1) титульный лист;

2) формулировку цели работы;

3) задание к лабораторной работе;

4) метрологические характеристики средств измерений, оформленные в таблицу;

5) решение задач, предложенных в методических указаниях к лабораторной работе; схемы измерений по каждому пункту программы лабораторной работы, оформленные в соответствии с требованиями ГОСТ 2.737-68 «Устройства связи» группы Т52;

6) расчетные формулы по обработке результатов наблюдений и измерений, в том числе формулы по оценке неопределенностей измерений по каждому пункту программы лабораторной работы;

7) результаты экспериментальных исследований по каждому пункту лабораторной работы, оформленные в заготовленных таблицах в соответствии с нормативной документацией;

8) выводы по каждому эксперименту и по работе в целом.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 7.1

ПРИЛОЖЕНИЕ 7.2

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи: Учеб. пособие для вузов/ Б.П. Хромой, А.В. Кандинов, А.Л. Синявский и др.:Под ред. Б.П. Хромого. – М: Радио и связь, 1986-424 с.: ил.

2. Мирский Г.Я. Электронные измерения: 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Радио и связь,1986-440 с.: ил.

3. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. – Л. Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983-320 с.: ил.

4. Н.И.Горлов, И.Н.Запасный, В.И.Сметанин. Оценка инструментальных погрешностей при экспериментальных исследованиях. Методические указания. – Новосибирск: СибГУТИ, 1995.

5. Методические указания по применению измерительных приборов и макетов в лабораторном практикуме курса метрология, стандартизация и управление качеством./ А.Б. Гоникман, Н.И. Горлов, И.Н. Запасный, В.И. Сметанин, Ю.А. Пальчун. Новосибирск, 1991. – 78 с.: ил.

6. Оценка неопределенности измерений при экспериментальных исследованиях. Учебное пособие / Н.И. Горлов, И.Н. Запасный, Ю.А. Пальчун, В.И. Сметанин и др. Новосибирск: СибГУТИ, 2001. – 60 с.

7. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах. С.И.Боридько, Н.В.Дементьев, Б.Н.Тихонов, И.А.Ходжаев. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007.

8. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах. Под ред. В.И.Нефёдова и А.С.Сигова. – М.: Высшая школа, 2005.

 

 

 

Игорь Николаевич Запасный

Владимир Иванович Сметанин

 

 

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

 

 

Методические указания к лабораторной работе № 7

 

 

по курсам

 

 

МЕТРОЛОГИЯ И РАДИОИЗМЕРЕНИЯ

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ

И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

 

 

Редактор: И. Г. Квиткова

Корректор: В. В. Сиделина

 

Подписано в печать 07.12.2012г.

Формат бумаги 62x84 1/16, отпечатано на ризографе, шрифт № 10,

изд.л. 1,6, заказ № 65, тираж - 300, типография СибГУТИ,

630102, г. Новосибирск, ул. Кирова, 86

И. Н. Запасный

В. И. Сметанин

 

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

 

Методические указания к лабораторной работе № 7

 

по курсам