16524

Поверка вольтметра В-7-72 и генератора ГЗ-118

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Поверка вольтметра В772 и генератора ГЗ118 Лабораторная работа №3 Цель и задачи работы В данной лабораторной работе необходимо провести исследование различных способов измерения разности фаз двух гармонических колебаний на примере осцилло...

Русский

2013-06-22

100 KB

6 чел.

PAGE  2

Поверка вольтметра В-7-72 и генератора ГЗ-118

Лабораторная работа №3

Цель и задачи работы

В данной лабораторной работе необходимо провести исследование  различных способов измерения разности фаз двух гармонических колебаний на примере осциллографического, компенсационного методов и методов преобразования в постоянное напряжение и дискретного счёта; оценить погрешность измерения данных методов.

Краткие теоретические сведения

Разность фаз двух гармонических колебаний  и определяют как . Если частоты колебаний одинаковы, то разность фаз  не зависит от времени.

Понятие разности фаз обычно связывают с гармоническими колебаниями, но иногда разностью фаз характеризуют и временной сдвиг Т между импульсами двух периодических последовательностей импульсов с периодом повторения Т. В этом случае разность фаз

Фазовый сдвиг появляется, когда электрический сигнал проходит через цепь, в которой он задерживается: колебательные контуры, фильтры, фазовращатели (в данной работе применялся фазовращатель в виде RC-цепочки) и другие четырёхполюсники.

Наибольшая точность в измерении фазовых сдвигов достигается на низких частотах, поэтому для измерения фазовых сдвигов высокочастотных колебаний применяют преобразование частоты, причём способов преобразования частот очень много: стробоскопическое преобразование, умножение частоты и др.

Для измерения фазового сдвига применяют следующие методы:

  •  осциллографический;
  •  компенсационный;
  •  преобразования в постоянное напряжение;
  •  дискретного счёта.


Измерение фазового сдвига

Осциллографический метод

Измерение фазового сдвига осциллографическим методом можно реализовать способами линейной, синусоидальной и круговой развёрток. Измерения мы проводили первыми двумя способами (они являются наиболее распространёнными).

Способ линейной развёртки. В каналы вертикального отклонения двухканального (двухлучевого) осциллографа подавались напряжения  и ;
генератор развёртки осциллографа включен. При уравненных амплитудах сигналов осциллограмма выглядела как на рисунке. Фазовый сдвиг был вычислен по формуле

36044

Погрешность при таком способе измерения фазового сдвига (в данном случае погрешность двухканальности) была определена по этой же формуле (но измерения проводились без фазовращателя) и составила 6.6.

Способ синусоидальной развёртки. Данный способ осуществлялся при помощи однолучевого осциллографа (точнее использовался один канал имеющегося); в канал вертикального отклонения подавалось напряжение , а в канал горизонтального -  ; генератор развёртки был выключен. На  экране осциллографа появилась осциллограмма в виде эллипса, из уравнения которого можно получить:

51

59

Также разность фаз можно найти, зная диагонали эллипса в соответствии с формулой

46.

Погрешность при таком способе измерения фазового сдвига была определена по этой же формуле (но измерения проводились без фазовращателя) и составила 3.8. Способ синусоидальной развёртки не позволяет определить фазовый сдвиг однозначно.

Осциллографический метод не требует никаких дополнительных приборов и прост по идее. Однако он является косвенным, требует линейных измерений и вычислений, что приводит к значительным погрешностям. Общая погрешность складывается из случайных погрешностей - измерения длин отрезков, совмещения следа луча с линиями масштабной сетки и конечного значения диаметра светового пятна на экране осциллографа, и систематических - инструментальной и методической.

Метод преобразования разности фаз
в постоянное напряжение

В данной части лабораторной работы проводилось измерение сдвига фаз при помощи стрелочного фазометра Ф2-1, принцип действия которого основан на преобразовании разности фаз в постоянное напряжение (структурная схема приведена в ПРИЛОЖЕНИИ 1).

Такое преобразование основано на формировании меандра из гармонических входных сигналов и позволяет строить простые фазометры, точность которых на НЧ может быть достаточно высокой. Существует несколько способов преобразования измеряемой разности фаз в напряжение, наиболее простым из них является однополупериодное преобразование.

Однополупериодное преобразование. В этом методе из входных напряжений получают последовательности коротких импульсов, совпадающих во времени с моментами переходов входных напряжений через нуль с положительной производной. Импульсы периодически запускают и возвращают триггер в исходное состояние. Импульсное напряжение с выхода триггера поступает на ФНЧ, выделяющий среднее значение, которое измеряют прибором, в данном случае вольтметром. Идеальная градуировочная характеристика такого фазометра линейна в пределах 0-360.

Погрешность преобразования обусловлена непостоянством напряжения (амплитуда импульса на выходе триггера), шумами, уходом уровней формирования из-за непостоянства питающих напряжений, температуры и конечным быстродействием триггера. Большую погрешность может вызвать изменение амплитуд входных сигналов.

Возможно также применение двухполупериодного преобразования, основное преимущество которого заключается в устойчивости к уходам уровней формирования в каналах.

Результат, полученный нами таким способом, говорит об  опережении на =50.

Метод дискретного счёта

В данной части лабораторной работы мы измеряли фазовый сдвиг при помощи электронно-счётного измерителя сдвига фаз (структурная схема приведена в ПРИЛОЖЕНИИ 1); результат полученный составил =53.7.

Измерение фазового сдвига методом дискретного счёта основано также на формуле  , в которой вместо интервалов времени следует подставить соответствующее им число импульсов с постоянной частотой повторения. Прямопоказывающие фазометры такого типа называют электронно-счётными или цифровыми фазометрами.

Существует множество схем цифровых фазометров, но преимущественное распространение получили интегрирующие фазометры, в которых результат измерения представляет собой среднее значение фазового сдвига за большое число периодов измеряемого напряжения. В таких фазометрах обеспечивается хорошая помехозащищённость.

Погрешность измерения складывается из случайной погрешности дискретности (возможности потери одного счётного импульса в группе, и возможности потери части группы в интервале усреднения).

Обработка результатов измерений и Выводы

В данной лабораторной работе мы провели исследование  различных способов измерения разности фаз двух гармонических колебаний на примере осциллографического метода, а также методов преобразования в постоянное напряжение и дискретного счёта; оценили погрешность измерения данными методами. Таким образом, мы получили результаты:

  1.  Осциллографический метод
  •  Линейная развёртка =45, сист=6.5
  •  Синусоидальная развёртка 1=46, сист=3.8
  •    2=51, сист=3.8
  •    3=58, сист=3.7

  1.  Метод преобразования в напряжение =+50
  2.  Метод дискретного счёта  =53.7

Проведём обработку полученных результатов в соотвествии с установленными правилами. Для этого:

  •  Найдём действительное значение Ф сдвига фаз как среднее арифметическое из N проведённых измерений по формуле
                                      ;
  •  Для исключения грубых погрешностей вычислим и оценим разности ;
  •  Вычислим оценку среднеквадратичного отклонения отдельных наблюдений и среднего арифметического соответственно по формулам
                       
  •  По доверительной вероятности 0.95 найдём доверительный интервал, пользуясь плотностью распределения Стьюдента.

Полученные результаты занесём в сводную таблицу:

N

xi

Ф =x

vi

tN,

Доверит. Интервал

1

46



50.5

6.5



5.32



2.17



2.6



=5.642; Р=0.95
(
5.6)

2

46

4.5

3

50

-0.5

4

58

-8.5

5

50

0.5

6

53

-2.5

 Ф=50.55.6; Р=0.95.

Мы измерили разность фаз тремя способами: путём её преобразования во временной интервал, в постоянное напряжение и сравнением с образцовой разностью фаз, воспроизводимой измерительным фозовращателем (не проводилось из-за неисправности стенда). Первые два метода дают наибольшую точность на НЧ, поэтому ВЧ измеряемых сигналов снижают путём преобразования частоты. Измерение разности фаз путём её преобразования во временной интервал может быть реализовано путём измерений в цифровой форме периода измерительного и опорного сигналов и их временного сдвига.


EMBED PBrush  

EMBED PBrush  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29884. Банкротство предприятий в условиях рыночных отношений 15.96 KB
  Реальное банкротство организации характеризующееся неспособностью предприятия восстановить свою платежеспособность в силу реальных потерь собственного и заемного капитала. Санирующими мероприятиями могут быть проведение конкурсного производства ликвидация организации или реорганизация. Временное условное банкротство которое характеризуется таким состоянием неплатежеспособности организации которое вызвано существенной просрочкой ее кредиторской задолженности а также большим размером дебиторской задолженности затовариванием готовой...
29885. Антиинфляционная политика России на современном этапе 15.07 KB
  Антиинфляционная политика России на современном этапе Преодоление инфляции остается одной из главных задач антикризисной стратегии в Российской Федерации. При ее решении необходимо учитывать причины и последствия инфляции кто при этом несет основные тяготы и потери а также влияние разрабатываемых мер на другие элементы антикризисной стратегии прежде всего на производство и занятость. Уменьшение темпов инфляции до относительно безопасного уровня 1520 в год...
29886. Обязательное страхование в РФ 12.89 KB
  Обязательное страхование в РФ Обязательное страхование в РФ определяется федеральными законами по конкретным видам обязательного страхования. Обязательное страхование подразделяется на такие виды как страхование за счет страхователей сюда относится страхование сельскохозяйственных животных; строений; личное страхование пассажиров железнодорожного воздушного внутреннего водного морского и автомобильного транспорта; а также обязательное имущественное и личное госстрахование. Лично обязательное страхование объектами определяет имущественные...
29887. Кредитные организации как социальные институты общества 18.69 KB
  Кредитные организации как социальные институты общества Кредитная организация это юридическое лицо которое для извлечения прибыли как основной цели своей деятельности на основании специального разрешения лицензии Банка России имеет право осуществлять банковские операции. Кредитной организации запрещается заниматься производственной торговой и страховой деятельностью. Кредитные организации подразделяются на две группы: банки; небанковские кредитные организации. Банк Банки это такие кредитные организации которые имеют исключительное...
29888. Сущность и функции кредита. Их признаки и содержание. Законы кредита 36.5 KB
  Сущность и функции кредита. Законы кредита. Кредитные отношения могут выражаться в разных формах кредита коммерческий кредит банковский кредит и др. Сущность же кредита всегда устойчива и неизменна: кредит – это экономические отношения между кредитором и заемщиком по поводу возвратного движения стоимости в товарной или денежной форме.
29889. Ценообразование в условиях смешанной экономики. Равновесная цена. Функции цен 17.39 KB
  Равновесная цена. Наряду с прямым установлением и регулированием цен государственные органы осуществляют контроль за ценами. Равновесная цена. Равнове́сная цена или сбалансированная цена цена на конкурентном рынке при которой количество товаров и услуг которые желают купить потребители абсолютно соответствует количеству товаров и услуг которые производители желают предложить.
29890. Основные показатели оценки банкротства предприятия 36.97 KB
  В соответствии с действующим законодательством о банкротстве предприятий для диагностики их несостоятельности применяется ограниченный круг показателей: коэффициенты текущей ликвидности обеспеченности собственным оборотным капиталом и восстановления утраты платежеспособности. Основанием для признания структуры баланса неудовлетворительной а предприятия неплатежеспособным является наличие одного из условий: а коэффициент текущей ликвидности на конец отчетного периода имеет значение ниже нормативного 17 в Республике Беларусь 2 в...
29891. Формы кредита и его роль в международных эконмических отношениях 15.36 KB
  Формы кредита и его роль в международных эконмических отношениях. Креди́т или кредитные отношения общественные отношения возникающие между субъектами экономических отношений по поводу движения стоимости. Кредитные отношения могут выражаться в разных формах кредита коммерческий кредит банковский кредит и др. Формы кредита: Коммерческий кредит.
29892. Основные фонды хозяйствующих субъектов. Проблемы воспроизводства основных фондов 81.4 KB
  Проблемы воспроизводства основных фондов. Каждый вид основных фондов имеет определенное назначение и сферу применения. Применяется следующая типовая классификация объектов основных фондов: 1. Это приводит к моральному старению проектных решений уже в процессе создания основных фондов.