МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА
ВОС - 670100
Дисципліна: ВІЙСЬКОВА ПІДГОТОВКА
Предмет:ОСНОВИ ПОБУДОВИ ВІЙСЬКОВИХ
ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАНЬ
Тема 3: ЕЛЕКТРОННІ ВОЛЬТМЕТРИ
Заняття 5: УНІВЕРСАЛЬНІ ЕЛЕКТРОННІ АНАЛОГОВІ І ЦИФРОВІ ВОЛЬТМЕТРИ
Розроблена відповідно з програмою 20__ р.,
розглянута на засіданні кафедри і
рекомендована для використання в
навчальному процесі.
Протокол № ____ від____________ 20__ р.
Рекомендована для використання в
навчальному процесі.
Протокол № ____ від____________ 20__ р.
Розробив викладач кафедри бойового застосування і
експлуатації радіолокаційних, радіотехнічних та
метрологічних засобів Повітряних Сил
Марченко Ю.О.
Заняття 5: УНІВЕРСАЛЬНІ ЕЛЕКТРОННІ АНАЛОГОВІ І ЦИФРОВІ ВОЛЬТМЕТРИ
ОРГАНIЗАЦIЙНО-МЕТОДИЧНI ВКАЗІВКИ
Вимоги програми по вивченню теми: студент повинен знати структурні схеми і методи повірки цифрових вольтметрів. Вивчення теми проводиться на 2-годинному груповому заняттю. При підготовці до проведення занять викладач повинен спиратись на існуючі у студентів знання по дисциплінам: вища математика, фізика, теорія випадковості, основи побудови військових засобів вимірювання, теоретичні основи метрології.
Заняття рекомендується проводити методом розповіді.
Поточний контроль по темі проводити методом усного опитування в ході занять, рубіжний контроль здійснювати в ході контрольної роботи.
Навчальна мета:1. Вивчити структурну схему універсального вольтметра.
2. Надати слухачам повірочну схему і методи їх повірки
Виховна мета:1.Виховувати у студентів дисциплінованість і культуру поведінки.
2. Виховувати впевненість і винахідливість при вивченні матеріалу.
3 Виховувати і розвивати творчий підхід при вивченні матеріалу на занятті і самостійній підготовці.
Час: 2 години
Місце: аудиторія 204
Вид заняття: групове заняття.
Матеріально-технічне забезпечення: 1. Засоби вимірювань.
2. ПЕОМ
Література: 1.Средства измерений и их метрологическое обеспечение, Под ред. Н.Н.Шишова, ВІРТА, 1985.
2.Измерения в электронике, энергоатомиздат, 1987.
3.Федоров А.М., Циган Н,Я., Мичурин В.И., Метрологическое обеспечение электронных средств измерений электрических величин, довідкова книга, Електроатомиздат 1987.
4.Основы стандартизации, метрологии и измерительная техника, учебное пособие, КВИРТУ, 1988.
Для активізації провести опитування студентів з наступних питань:
Питання 1. Принцип дії імпульсних вольтметрів.
Питання 2. Перерахувати основні параметри періодичної послідовності імпульсів.
Навчальні питання і розподіл часу:
I. Вступна частина……………..5 хв.
ІІ. Основна частина…………..70 хв.
1. Структурна схема універсального вольтметра………………..15 хв.
2. Методи вимірювань зосереджених параметрів
електричних ланцюгів…………………………………………….35 хв.
3. Повірочна схема і особливості повірки універсальних
вольтметрів…………………………………………………………20 хв.
III. Заключна частина…………5хв.
I. Вступна частина
Перевірити присутність студентів і їх готовність до занять, оголосити тему і ціль заняття, кількість годин, відведених на вивчення даного матеріалу, вимоги програми, організацію контролю і перелік учбової літератури.
II. Основна частина
Питання 1. Структурна схема універсального вольтметра.
Універсальними вольтметрами називають прилади для вимірювання постійної і змінної напруги. Часто вони дозволяють вимірювати силу струму, опір, ємність і індуктивність. Відлікові шкали цих вольтметрів таровані в значеннях всіх електричних величин, які вони вимірюють. Спрощена структурна схема вольтметра виду В7 зображена на рис.1.
Рис.1
Для таких вольтметрів характерні всі особливості розглянутих раніше приладів типу В2 і В3, а також інших вимірювальних приладів (амперметрів, омметрів).
Характерним представником таких вольтметрів є прилади типу В7-15, В7-16.
Питання 2. Методи вимірювань зосереджених параметрів
електричних ланцюгів
Вимірювання опорів за допомогою
Універсального цифрового вольтметра.
.Вимірювання опорів цифровими приладами в основному виконується одним з наступних способів:
- перетворенням опору в постійну напругу;
- вимірювання постійної часу RC електричного кола, в якому є зразковий конденсатор;
- врівноваженням в мостовій схемі.
Перетворення опору в постійну напругу дозволяє використовувати для задачі вимірювання опору цифровий вольтметр постійного струму. Вимірювання опору за допомогою ЦВ досягається за рахунок увімкнення в прилад джерела постійного струму відомого значення Іет = const та вимірювання падіння напруги U на опорі вимірювання Rx під дією сили цього струму.
Схема варіанта побудови перетворювача опору з операційним підсилювачем наведена на рис.2.
Рис.2.
При виконанні умови
і 
(1)
Вихідна напруга перетворювача
(2)
Ця напруга вимірюється цифровим вольтметром.
Встановлюючи Іет кратним 10 (Іет= 10n), де n = 0,1,2,…), по відомому значенню Uвих та силі струму Іет з () отримуємо
(3)
Тобто покази приладу можна тарувати в одиницях опору. Похибка вимірювання опору
(4)
де 
- похибка цифрового вольтметра;
- похибка перетворювача опору в постійну напругу.
Похибка характеризується похибкою встановлення еталонної сили струму і визначається в залежності від схеми перетворення.
Похибка вимірювання опору розглянутим методом як правило складає (0,05...0,2)%.
Вимірювання сили струму за допомогою
універсального цифрового вольтметра.
Вимірювання сили струму за допомогою цифрових вольтметрів базується на визначенні падіння напруги U на еталонному резисторі під дією сили струму Ix., який вимірюється. В залежності від значення сили струму та умов, в яких виконуються вимірювання, знаходять застосування різні схеми перетворювачів стуму, одна з яких наведена на рис.3. До складу перетворювача входить набір еталонних резисторів Rет.
Рис.3
Падіння напруги на еталонному резисторі
U = Ix Rет
Якщо вибрати Rет= 10n , де n = 0, 1, 2,…, то
U = 10n Ix, тобто
Іх = 10-n U
Покази приладу у цьому випадку можна тарувати в одиницях вимірювання сили струму.
Похибка в основному визначається похибкою еталонного резистора і як правило має дуже мале значення. В наслідок цього похибка вимірювання сили струму за допомогою цифрового вольтметра близька до похибки вимірювання постійної напруги або дещо перевищує її (в 2…3 рази).
Питання 3. Повірочна схема і особливості повірки універсальних
вольтметрів.
Застосування додаткових пристроїв, взагалі, знижує точність вимірювання напруги. Дійсно, покази вольтметра, який складається тільки з електромеханічного перетворювача,
Ап = Ф [ Ux (t) ], (5)
де Ф(x) - рівняння перетворення.
У вольтметрах з структурою рис. 2
Ап = Ф [ F(Ux(t)×K1/Kд)× K2 ], (6)
де F(x) - рівняння перетворення детектора;
K1 - коефіцієнт підсилення підсилювачаА1;
K2 - коефіцієнт підсилення підсилювача А2;
Kд - коефіцієнт поділу сигналу у вхідному пристрої.
В найпростішому випадку, коли характеристики окремих вузлів незалежні, похибка вимірювання напруги U(t) буде рівна сумі складових:
Dх = DФ + DF + DK1 + DK2 + DKд (7)
Таким чином, неідеальність кожного блоку (наприклад, відхилення величини коефіцієнта підсилення підсилювачів від номіналу) буде вносити свій вклад в похибку вимірювання напруги.
Висновок
III. Заключна частина..........................................5 хв.
Формулюю основні підсумки по матеріалу занять, відповідаю на питання студентів. Оголошую результати роботи студентів. Даю завдання на підготовку по заняттю.
Викладач кафедри бойового застосування і
експлуатації радіолокаційних, радіотехнічних та
метрологічних засобів Повітряних Сил
Ю.О.Марченко
