Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Электронные вольтметры (ЭВ) составляют наиболее обширную группу электронных приборов. Основное их назначение - измерение напряжения в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот.

В данной курсовой работе будет произведена поверка электронного вольтметра (далее ЭВ) В7-26 по параметру напряжению постоянного тока.

1. Основные сведения о средстве измерения

1.1 Назначение СИ

Вольтметр универсальный В7-26 предназначен для измерения постоянного, переменного синусоидального напряжения и сопротивления постоянному току в лабораторных и цеховых условиях.

Рабочие условия эксплуатации:

-- температура окружающего воздуха от 263 до 313 К (от минус 10 до плюс 40°С);

-- относительная влажность до 80% при температуре воздуха 298 К (+25 °С);

-- атмосферное давление от 86 до 106 кПа (от 650 до 800 мм рт. ст.);

-- питание прибора от сети переменного тока напряжением 220 ± 22 В, частотой 50 ±0,5 Гц и содержанием гармоник до 5%;

-- отсутствие механических вибраций и мощных постоянных и переменных магнитных полей.

1.2 Структурная схема и принцип работы СИ

Вольтметр универсальный В7-26 выполнен в виде настольного переносного прибора.



Структурная схема вольтметра В7-26 представлена на рис.1.1

Структурная схема прибора (рис.1.1) состоит из следующих частей:

-- высокочастотный делитель ДН-519;

-- делитель постоянного и переменного напряжения низкой

частоты ДН-518;

-- детектор;

-- высокоомный делитель на входе усилителя постоянного тока (УПТ);

-- УПТ;

-- добавочные резисторы к измерительному прибору;

-- измерительный прибор -- микроамперметр;

-- блок питания (БП).

Принцип действия

Измеряемый сигнал постоянного тока поступает непосредственно или через делитель ДН-518 на высокоомный делитель и далее на вход усилителя постоянного тока (УПТ). Сигнал переменного тока поступает непосредственно или через делитель ДН-519 или ДН-518 на детектор и далее через высокоомный делитель на УПТ.

На выходе УПТ подключен измерительный прибор (ИП) с добавочными резисторами, подключаемыми в соответствии с установленным поддиапазоном. Блок питания (БП) состоит из трансформатора, выпрямителей и стабилизатора и служит для питания УПТ и накальной цепи диода в детекторе, а также является источником измерительного напряжения для омметра и используется для компенсации падения напряжения на входном делителе, создаваемого начальным током диода.

1.3 Нормируемые метрологические характеристики

1 группа : Диапазоны измерений напряжений вольтметра и верхние пределы поддиапазонов в вольтах.

а) Диапазон измеряемых прибором постоянных напряжений

от 30 мВ до 300 В перекрывается поддиапазонами с верхними пределами 0,3; 1; 3; 10; 30; 100 и 300 В.

в) Применением внешнего делителя ДН-518 (1: 1000) обеспечивается измерение напряжений до 1000 В.

с) Диапазон измеряемых прибором переменных напряжений по низкочастотному входу от 200 мВ до 300 В перекрывается поддиапазонами с верхними пределами 1; 3; 10; 30; 100 и 300 В в области частот от 20 Гц до 20 кГц. Применением внешнего делителя ДН-518 (1: 1000) в области частот от 20 Гц до 3 кГц обеспечивается измерение напряжений до 1000 В.

д) Диапазон измеряемых прибором переменных напряжений по высокочастотному входу от 200 мВ до 100 В перекрывается поддиапазонами с верхними пределами 1; 3; 10; 30 и 100 В в области частот от 1 кГц до 1000 МГц. Применением внешнего делителя ДН-519 (1: 100) в области частот от 3 кГц до 300 МГц обеспечивается измерение напряжений до 1000 В.

е) Диапазон измеряемых прибором сопротивлений постоянному току от 10 Ом до 1000 МОм перекрывается поддиапазонами со средней отметкой 100 Ом; 1; 10; 100 кОм; 1; 10; 100 МОм.

2 группа: Переделы допускаемой осовной погрешности на частоте градуировки.

--Диапазон измерения напряжения постоянного тока:

30 мВ-300 В (0,3-1-3-10-30-100-300 В);

10 мВ-300 В (модернизированный вариант);

до 1000 В (с внешним делителем ДН-518).

-Основная погрешность измерения:

±2,5 % (на всех поддиапазонах);

±4 % (с внешним делителем).

Предел допускаемой приведенной основной погрешности прибора при измерении переменного напряжения, выраженная в процентах от конечного значения, установленного поддиапазона, не превышает значений, указанных в таблице 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1

Таблица пределов допускаемой основной погрешности при подаче на НЧ вход

Измерение	Поддиапазоны с верхними пределами	Частота кГц	Предел допускаемой приведенной основной погрешности %
Через входные клеммы	1-300 В	1	±4,0
С внешнем делителем ДН-518 (1:1000)	1 В	1	±6,0

Таблица 1.2

Таблица пределов допускаемой основной погрешности при подаче на ВЧ вход

Измерение	Поддиапазоны с верхними пределами	Частота	Предел допускаемой приведенной основной погрешности %
Пробником	1 В 3-100 В	1 кГц	±4,0
С внешнем делителем ДН-518 (1:1000)	3 и 10 В	1 Мгц	±6,0

Предел допускаемой основной погрешности прибора при измерении сопротивления постоянному току, выраженная в процентах от длины рабочей части шкалы, не превышает ±2,5%.

Длина рабочей части шкалы 68 мм.

Изменение показаний в процентах в рабочих областях частот относительно показаний на частотах 1 кГц и 1 МГц соответственно, не превышает значений, указанных в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Таблица зависимости показаний от изменения частоты

Вид измерений	Поддиапазоны с верхними пределами	ЧАСТОТЫ
		От 20 Гц до 1кГЦ	От 3 до 20 кГц	От 1 до 3 кГц	Свыше 20 кГц до 50 МГц	Свыше 50 до 300 МГц	Свыше 300 до 600 МГц	Свыше 600 до 800 МГц	Свыше 800 до 1000 МГц
Измерение показаний в процентах относительно показаний на частотах 1 кГц и 1 МГц
Через выходные клеммы	1-300 В	±2,0
С внешнем делитель ДН-518 (1:1000)	1 В	±3,0
Пробником	1-100 В	-	±2,0	±5,0	±10,0	±20,0	±30,0
С внешним делителем ДН-519 (1:100)	3 и 10 В	-----	±3,0	±10,0

3 группа: Предел допускаемой дополнительной погрешности (изменения показаний или погешности)

1) Изменение показаний прибора при всех видах измерения напряжений без внешних делителей, вызванное отклонением температуры в пределах рабочей области температур, не превышает 0,8 значения предела допускаемой основной погрешности на каждые 10 К. Изменения температуры, 0,7 значения предела допускаемой основной погрешности при использовании внешних делителей и 0,5 значения предела допускаемой основной погрешности при измерении сопротивлений

2) Изменение показаний прибора, вызванное изменением напряжения сетевого электропитания от номинального значения в рабочих условиях применения на ±10% и ±5%, не превышает половины предела допускаемой основной погрешности. При отклонении напряжения питания на ±10% допускается коррекция нуля органами управления.

4 время установления показаний

Не указано в данном приборе

5 группа: номинальное значение входных сопротивлений вольтметра

Активное входное сопротивление прибора не менее:

30 МОм -- при измерении постоянного напряжения;

5 МОм -- при измерении переменного напряжения через входные клеммы на частоте 5 кГц;

75 кОм -- при измерении переменного напряжения пробником на частоте 100 МГц.

Входная емкость прибора не превышает:

20 пФ -- при измерении через входные клеммы (без емкости присоединительных проводов);

1,5 пФ -- при измерении с пробником;

3,0 пФ -- при измерении с делителем ДН-519.

Коэффициент стоячей волны тройниковых переходов с волновыми сопротивлениями 50 и 75 Ом на частотах от 1 кГц до 1000 МГц не превышает 1,3 при измеряемом напряжении не более 100 В.

Прибор обеспечивает свои технические характеристики в пределах норм, установленных технических условиях (ТУ), после времени самопрогрева, равного 15 мин.

Основная погрешность прибора не превышает норм, указанных в ТУ, при измерении напряжения переменного тока с постоянной составляющей до 250 В и при измерении напряжения постоянного тока с наложенным напряжением переменного тока частотой 50 Гц не более 10% от измеряемого постоянного напряжения.

2. Поверка средств измерения

2.1 операции поверки

Поверка электронных вольтметров включает в себя следующие операции:

2.1 ) - внешний осмотр;

2.2) - опробование;

2.3) - определение погрешности в нормальной области частот;

2.4) - определение погрешности в расширенной области частот.;

2.5) - определение погрешности по постоянному напряжению.;

2.5) - определений погрешности измерения сопротивлений

2.2 средства поверки

Поверка аналоговых электронных вольтметров выполняется в соответствии с ГОСТ 8.118-85 ГСИ. Вольтметры электронные аналоговые переменного тока. Методика поверки

При выборе метода и образцового прибора необходимо обеспечивать, чтобы среднеквадратическая величина из значений погрешностей образцового прибора и метода поверки была, по крайней мере, в три раза меньше допустимой погрешности поверяемого прибора.

В данной работе в качестве образцовых СИ были применены следующие средства поверки:

1) Установка В1-8

Основные характеристики установки В1-8

-Диапазон выходных напряжений переменного и постоянного тока 10 мкВ - 300 В

-с номинальными значениями, соответствующими ряду:

-0,1- 0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,8 -0,9 -1 -1,5 -2,0- 2,5 -3

-Пределы регулировки выходных напряжений: ±5, ±10%

-Коэффициент гармоник выходных напряжении переменного тока ? 2%

-Частота выходного напряжения: 45, 400 и 1000 Гц

-Переменная составляющая выходного напряжения постоянного тока не превышает ±0,01% от номинального значения

-Установка В1-8 позволяет производить поверку вольтметров с входным сопротивлением ? 100 кОм

Погрешность установки выходных напряжений в процентах не превышает, % как указано в таблице 1.4

Таблица 1.4

Выходное напряжение	На постоянном токе	на переменном токе
Uн	± ( 0.2 +0.0003/Uн)	± (0.3 + 0.0003/Uн)
Uн ±5%	± ( 0.25 +0.0003/Uн)	± (0.4 + 0.0003/Uн)
Uн ± 10%	± ( 0.3 +0.0003/Uн)	± (0.5 + 0.0003/Uн)

Для расширения диапазона измерений по постоянному напряжению до 1000 В рекомендуется использовать либо измерительную установку У358 используя метод прямых измерений, как показано на рисунке а1,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. а1

либо источник стабилизированных напряжений ИСН-1 и цифровой вольтметр В7-49, используя структурную схему поверки методом непосредственного сличения, как показано на рисунке а2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. а2

2)УСТАНОВКА ДЛЯ ПОВЕРКИ ВОЛЬТМЕТРОВ ПО ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ В1-9

Источник калиброванных напряжений переменного тока. ДУ поддиапазонами напряжений и дискретными частотами.

Основные технические характеристики прибора В1-9:

Диапазон частот: 20 Гц-100 кГц (перекрывается при ручном управлении поддиапазонами:

20-100, 100-1000 Гц, 1-10, 10-100 кГц).

Фиксированные частоты:

-20-40-60-80-100-200-400-600-800 Гц

- 1-2-4-6-8-10-20-40-60-80-100 кГц (ДУ).

Диапазон выходных напряжений переменного тока:

100 мкВ-100 В (1-10-100 мВ - 1-10-100 В),

до 1000 В (с блоком усиления Я1В-22).

Допустимый ток нагрузки прибора не более:

10-5 А (1, 10 и 100 мВ),

(Uн/Uк)10-2 (1, 10 и 100 В).

3)Магазин сопротивлений Р33

Применяется в качестве меры сопротивления в цепях постоянного тока и дает возможность получать сопротивление от 0,1 до 99999,9 0м.

Основные технические характеристики прибор Р33

Класс точности	0,2/6Х10-6
Количество декад	6
Устанавливаемое значение сопротивления, 0м	от 0,1 до 99999,9
Номинальное сопротивление одной ступени:	высшей декады 10000 0м низшей декады 0,10м

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

3) Диодно-компенсационный вольтметр переменного тока В3-49

Предназначен для измерения среднеквадратического значения напряжения переменного тока синусоидальной формы.

Основные технические характеристики прибора В3-49

Диапазон частот	20 Гц-1000 МГц
Диапазон измеряемых напряжений	от 10мВ до 100В
Диапазон рабочей области частот, МГц	10-1000
Входное сопротивление на частоте 100 МГц, кОм	80
Входная емкость, не превышает, пФ	1,5

3) генератор сигналов низкочастотный Г4-119

Генератор является источником синусоидальных электрических сигналов с высокой точностью и стабильностью частоты, и широким диапазоном регулировки уровня выходного сигнала.

Основные технические характеристики прибора Г4-119

Диапазон частот 20 Гц-50 МГц (с дискретностью через 1Гц)

Пределы допускаемой основной погрешности установки:

частоты ±3*10^-7f

выходного напряжения, % ±(4-20) (1 В-100 мкВ);

±6 (с аттенюатором и выносным делителем) Погрешность установки частоты, %: ±[1 +(50/f)] (10 Гц-20 кГц); ± 1,5 (20-200 кГц)

Выходное напряжение 1 В - 0.001 мкВ (75; 30; 0,75 Ом)

4) Генератор высокочастотных сигналов Г4-120

Г4-120 генератор сигналов высокочастотный предназначен для питания ВЧ энергией различных радиотехнических устройств, где не требуется точно установленного уровня выходной мощности и может применяться в лабораторных, заводских и полевых условиях.

Основные технические характеристики прибораГ4-120

Диапазон частот, МГц	200 - 800
Основная погрешность установки частоты, %, не более	±1,5
Уровень выходной мощности генератора, не менее, мВт - на внешней нагрузке, Ом - при КСВ нагрузки, не более	1 75 1,5

5) Генератор высокочастотных сигналов Г4-76А

Генератор предназначен для поверки и настройки радиоэлектронной аппаратуры, работающей в режиме немодулированных колебаний и амплитудно - импульсной модуляции.

Основные технические характеристики прибора Г4-76А

Диапазон частот 400-1200 МГц

Погрешность установки частоты 1%

Погрешность установки частоты 1%

Нестабильность частоты 0,01 %

Выходная мощность, Вт:

калиброванная 10-3 - 10-15;

некалиброванная > 0,5

Погрешность установки опорного уровня мощности: ±1 дБ (75 Ом) и ±1.5 дБ (50 Ом)

2.3 Поверка Вольтметра универсального В7-26

1.ВНЕШНИЙ ОСМОТР

а) При проведении внешнего осмотра проверить комплектность

(кроме ЗИП) в соответствии с ТО на вольтметр,

б) Отсутствие механических повреждений вольтметра, влияющих на правильность его работы,

в) надёжность и правильность крепления ручек управления,

г) плавность хода ручек настройки,

д) исправность входных зажимов и выносных пробников,

е) отсутствие дефектов отсчётного устройства, затрудняющих или исключающих нормальную работу вольтметра,

ж) отсутствие повреждений, влияющих на безопасность и правильность работы вольтметра.

2. ОПРОБЫВАНИЕ

а) Установить ручку переключателя рода работ в положение +U и ручку переключателя поддиапазонов в положение 0,3 В. Проверить установку нуля указателя прибора ручкой >0<, ?? .

б) Установить ручку переключателя рода работ в положение U~ и ручку переключателя поддиапазонов в положение 1В.

Проверить установку нуля указателя прибора ручкой >0<, 1?.

в) Установить ручку переключателя рода работ в положение rx и ручку переключателя поддиапазонов в положение X10І.

Проверить установку нуля указателя прибора ручкой >?< ?

3. Определение погрешности на частоте градуировки по напряжению переменного тока

напряжение электронный напряжение погрешность

В данном случае в качестве образцового СИ была применена установка для поверки вольтметров В1-8, так как она точно также удовлетворяла основные требования. В таблице 1.4 приведены основные технические характеристики двух установок для поверки вольтметра В7-26 по напряжению переменного тока на диапазонах 3 и 10 В на частоте 1кГц.

- схема поверки выбрана по методу прямых измерений, как показано на рисунке а3,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. а3

При поверке вольтметров при помощи установок типа В1-8, относительную погешность поверяемого вольтметра отсчитывают непосредственно в процентах по отсчётным шкалам этих установок.

При периодической поверке вольтметра погрешность определяют на конечных отметках шкал одного-двух поддиапазонов измерений, где может быть обеспечено высокопроизводительное и высокоточное проведение измерений,при значениях частот, соответсвующих началу и концу нормальной и расширенной областей рабочего диапазона частот.

Определение погрешности измерений производят дважды-при возрастающих и убывающих значений напряжений. Перед определением погрешности измерений в каждом поддиапазоне производят электрическую установку указателя отсчётного устройства вольтметра на нулевую или начальную отметку при закороченном входе.

При составлении протокола будем ориентироваться на методику поверки по ГОСТ 8.118-85.

На вольтметр нормируется основная погрешность в приведённой форме равная Y= ±4%

Так как при использовании установки В1-8 действительное значение напряжения не находится, составляя протокол, исключим графу с этим параметром. Учитывая, что на разных пределах (основных и не основных ) колличество контролируемых меток различно, оформляются два протокола.

4. Обработка результатов измерений

Погрешность вольтметра не должна превышать допускаемых значений, установленных в ТД на поверяемый вольтметр. Если погрешность вольтметра при каком то её определнии превышает допускаемое значение, то следует убедиться в отсутствии грубой погрешности измерения, тщательно повторив это измерение.

Примечания.

1. д_ф-относительные значения фактической погрешности полученные по отсчётному устройству установки В1-8

2. фактическая приведённая погрешность расчитанная по формуле:

2. гф- Y= [д_{ф] m Uизм} ,

Uк

где [д_{]m- максимальная по модулю из двух значений по данной контролируемой отметке.}

3. Yф max - наибольшая из всех значений для данного предела.

Ниже приведены примеры протоколов:

Протокол 1

Обозначив отметку, где наблюдается гф max как Um, составим протокол 2.

Решение о годности принимается по результатам сопоставления гф max и гдоп.

Протокол 2

РЕШЕНИЕ О РЕЗУЛЬТАТАХ ПОВЕРКИ

В ходе поверки вольтметра В7-26 по напряжению переменного тока максимальная погрешность составила 3,21% при допускаемом значении погрешности 4%.

Прибор по поверенному параметру годен к эксплуатации.

5. Обоснование выбора эталонных и вспомогательных средств

Основанием выбора эталона в качестве установки В1-8 является то, что основная погрешность установки по переменному току равна соотношению 1/20 по отношению к допускаемой основной погрешность поверяемого прибора В7-26. Это видно из таблицы 1.4 в которой указана основная погрешность выходных напряжений установки В1-8 и таблицы 1.1, в которой указана допускаемая основная погрешность поверяемого прибора В7-26. В данном случае погрешностью метода поверки и погрешностью, обусловленной влиянием неинформативных параметров сигнала, таких как: частота, коэффициент нелинейных искажений, уровень шума сигнала выхода установки В1-8 можно не учитывать .

Заключение

В результате поверки вольтметра можно сделать ряд выводов.

Большое разнообразие явлений, с которыми приходится сталкиваться, определяет широкий круг величин, подлежащих измерению. Во всех случаях проведения измерений, независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений, есть общее, что составляет основу измерений - это сравнение опытным путем данной величины с другой подобной ей, принятой за единицу. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую величину в виде некоторого числа принятых для нее единиц, то есть находим ее значение.

Напряжения измеряют в диапазоне от единиц микровольт до сотен киловольт.

Различные методы и средства измерений позволяют получать результаты измерений с погрешностями, составляющими тысячные доли процента, а токов - сотые доли процента. С наивысшей точностью измеряются постоянные напряжения. Напряжения измеряют как приборами непосредственной оценки (электромеханической и электронной групп), так и приборами, реализующими методы сравнения. Широко применяются косвенные методы измерения.

Приборы, предназначенные для прямого измерения напряжений, называют вольтметрами, милливольтметрами, киловольтметрами. Их подключают параллельно участку цепи, напряжение на котором нужно измерить.

Вольтметр В7-26, не смотря на то, что он морально устарел, используется до сих пор.

Список используемой литературы

1. «Вольтметр универсальный В7-26». Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1979

2. Методические указания по выполнению курсовой работы по специализации «Поверка радиотехнических средств измерений» 2014 г. Макаров Э.Ф,Налётова А.М

3. «Основы метрологии» Конспект лекций для поверителей средств радиотехнических измерений. 2014 г. Макаров Э.Ф,Налётова А.М

4. «Вольтметры переменного тока и их поверка» конспект лекций 2014г. Макаров Э.Ф

Размещено на Allbest.ru