МСиС-2019(ч2)
.pdfДругим способом измерения амплитуды сигнала является применение пиковых (амплитудных) детекторов (рис. 5.1).
Пиковый (амплитудный) детектор – устройство, напряжение на выходе которого соответствует максимальному (амплитудному) значению измеряемого сигнала.
В моменты времени, когда на вход поступает положительная полуволна, конденсатор С заряжается через диод, сопротивление которого в открытом состоянии мало. Постоянная времени заряда мала, и заряд конденсатора до максимального значения происходит быстро. За время отрицательной полуволны конденсатор С разряжается, так как сопротивление нагрузки выбирается достаточно большим (50 ... 1000 МОм). Таким образом, постоянная разрядка оказывается значительно больше периода переменного напряжения. В результате конденсатор остается заряженным до напряжения, близкого к входному.
D
|
вх |
вых |
|
а |
|
U |
|
|
U |
вых ср |
U |
|
Uв |
вых |
|
|
Uвых |
Um |
|
|
|
U |
|
|
Uвхвх |
|
|
|
|
0 |
|
wt |
|
|
wt |
|
б |
|
Рис. 5.1. Принцип работы пикового (амплитудного) детектора: |
а– схема пикового детектора с открытым входом;
б– форма кривой напряжения на выходе пикового детектора
30
Из изложенного следует, что чем меньше период исследуемого сигнала (чем выше частота), тем точнее выполняется равенство Uc = Um. Этим объясняются высокочастотные свойства детектора.
5.2.Порядок выполнения работы
1)Собрать схему согласно рис. 5.2.
Рис. 5.2. Схема для исследования:
PV1 – мультиметр Sanwa в режиме переменного напряжения; PV2 – мультиметр Mastech в режиме постоянного напряжения 20 В
На вход генератора подключить канал А USB-осциллографа, а на вход PV2 – канал B.
2) Задать синусоидальную форму входного сигнала. Действующее значение напряжения установить 3 – 5 В (контролировать по вольтметру PV1), а частоту 50, 100 или 200 Гц по заданию преподавателя.
3) Запустить на компьютере программу «Цифровой осциллограф DOSC- DLA». При необходимости ознакомиться с интерфейсом программы, для чего в меню «Справка» выбрать пункт «Помощь». В появившемся окне справки изучить пункты «Интерфейс» и «Режим работы/Осциллограф».
На вкладке «Осциллограф» выбрать режим линейной развертки, нажав кнопку «Т». Задать размах шкалы напряжения канала А при помощи ручки настройки «Канал A (Вольт/дел.)» и аналогично – канала В. Задать коэффициент развертки при помощи ручки настройки «Время (с/дел.)» (рис. 5.3).
4) Проконтролировать форму кривой напряжения на осциллографе и сигнал, формируемый пиковым детектором, и зафиксировать их в отчет в масштабе (достаточно одного периода). Определить амплитуду, период, частоту сиг-
31
нала по осциллограмме, амплитуду напряжения по PV2 и действующее значение по PV1. Рассчитать коэффициент амплитуды по формуле:
k |
U m |
, |
(5.1) |
а |
U |
|
где U и Um – соответственно действующее и амплитудное значения напряжения.
Рис. 5.3. Внешний вид панели USB-осциллографа
При этом расчет выполнить для двух случаев: в первом в качестве амплитудного напряжения взять показания РV2, а во втором – показания осциллографа.
5) Занести результаты в табл. 5.1.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.1 |
|
|
|
Результаты измерений |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Форма сигнала |
По РV1 |
|
По РV2 |
По осциллограмме |
РV2/РV1 |
Осц./РV1 |
|||
U, В |
|
Um, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
Um, В |
Т, мс |
f, Гц |
kа |
|
kа |
|||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синусоидальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прямоугольный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Треугольный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6)Повторить опыт для прямоугольного и треугольного сигналов.
7)Сделать вывод о том, как форма сигнала влияет на коэффициент амплитуды.
5.3.Контрольные вопросы
1)Пояснить принцип работы пикового (амплитудного) детектора.
2)Пояснить, как измерить период и частоту сигнала с помощью осцил-
лографа.
32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одним из направлений повышения качества учебного процесса является использование компьютерных и интерактивных технологий во всех видах занятий, в том числе при подготовке и проведении лабораторных работ по разделу исследования методов и средств измерения, включая применение компьютерных технологий.
Лабораторные работы с использованием «Электрические измерения и основы метрологии вариант настольный с компьютерным управлением» (ЭИМ НК) модернизированы с целью полного перехода данного вида занятий на новые формы с использованием компьютерных технологий. Данный комплекс лабораторных работ является составной частью учебного плана по всем направлениям и специальностям подготовки, содержащим дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация», «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», «Автоматизация измерений, испытаний и контроля» в Омском государственном университете путей сообщений (ОмГУПСе).
Апробация модернизированных лабораторных работ на стендах ЭИМ НК проведена на кафедре «Теоретическая электротехника» ОмГУПСа в 2016 – 2017 учебном году, она показала преимущества данного подхода, так как использование современных цифровых, аналоговых и компьютеризированных средств измерения дает практическое представление обучающимся по широкому диапазону использования методов и средств измерений. Кроме того, выявлена необходимость дальнейшей работы по созданию новых разделов преподаваемых дисциплин и новых интерактивных форм, сопровождающих проведение лабораторных и практических занятий.
33
Библиографический список
1. Метрология и электрические измерения: Учебное пособие. Часть 2. Методы и средства электрических измерений / А. Л. К а ш т а н о в, А. А. К о м я к о в и др. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. 86 с.
2.К у з н е ц о в А. А. Методы и средства измерений испытаний и контроля: Учебное пособие / А. А. К у з н е ц о в, О. Б. М е ш к о в а, Т. А. Т и г е е в а / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. Ч. 1, 2. 144 с.
3.К у з н е ц о в А. А. Применение комплекса NI ELVIS для исследования первичных измерительных преобразователей: Методические указания к выполнению лабораторных работ / А. А. К у з н е ц о в, Д. В. П а ш к о в / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. 37 с.
4. |
К и м К. К. |
Метрология и техническое регулирование / К. К. К и м, |
В. Ю. Б а р б а р о в и ч, Б. Я. Л и т в и н о в. М.: Маршрут, 2006. 256 с. |
||
5. |
С е р г е е в |
А. Г. Метрология, стандартизация и сертификация / |
А. Г. С е р г е е в. М.: Юрайт, 2019. 324 с.
6.Т а р т а к о в с к и й Д. Ф. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учебник / Д. Ф. Т а р т а к о в с к и й, А. С. Я с т р е б о в. М.: Высшая школа, 2008. 213 с.
7.Н е ф е д о в В. И. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник / В. И. Н е ф е д о в. М.: Высшая школа, 2005.
599 с.
8.Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: Материалы III всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием «Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте» / Под ред. С. М. О в ч а р е н к о / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2018. 406 с.
34
Учебное издание
КУЗНЕЦОВ Андрей Альбертович, КОМЯКОВ Александр Анатольевич, КАШТАНОВ Алексей Леонидович, КУЗЬМЕНКО Антон Юрьевич
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
КВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»
НА СТЕНДАХ ЭИОМ
Часть 2
Редактор Н. А. Майорова
***
Подписано в печать 11.06.2019. Формат 60 84 116 .
Офсетная печать. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,2. Уч.-изд. л. 2,4. Тираж 100 экз. Заказ .
**
Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа Типография ОмГУПСа
*
644046, г. Омск, пр. Маркса, 35
35