Техническое описание и инструкции по

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 106 
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 104 1  f  100% ,
2
где f – рабочая частота в кГц;
при 1кГц  f  200 кГц

 f  108  f  1

U0
2
 n  f  1  100% ,
U вых

где n – количество задействованных декад индуктивного делителя (от 1 до 4).
9