Также мы измерили параметры конденсатора с помощью LRC-метра (AM-3002).
УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКИГО
КАФЕДРА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ОТЧЕТ
о лабораторной работе № 5
«ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ»
Работу выполнили студенты группы 23212/1:
Цветков А.Г.
Александров К.С.
Работу принял: Трахтенберг М. Б.
/фамилия, инициалы преподавателя/
______________________________
/Подпись преподавателя, дата/
Санкт–Петербург
Г.
Цель работы: Овладение практическими навыками измерения параметров электрических цепей с помощью мостов переменного тока и электронных цифровых измерительных приборов.
Объект исследования:
Объектами исследования в работе являются две модификации мостов
переменного тока: для измерения электрических параметров емкости и
индуктивности.
Программа работы:
3.1. Измерение емкости и тангенса угла потерь конденсатора.
3.1.1. Измерение параметров конденсатора с помощью моста переменного тока.
3.1.2. Определение характеристик погрешности измерений по п. 3.1.1.
3.1.3. Измерение параметров конденсатора с помощью цифрового измерителя LCR типа АМ-3002.
3.1.4. Определение характеристик погрешности измерений по п.3.1.3
Таблица 1 Перечень использованных средств измерений
| № | Наименование прибора | Тип средства измерений | Измеряемая величина | Предел измерений (конечное значение) | Собственное сопротивление | Предел допускаемой основной погрешности |
| 1. | Р33 | магазин сопротивлений | R123 | 99999,9 (Ом) | - |  |
| 2. | АМ-3002 | LCR-метр | Cx | 9,999 мкФ | - |  (0,004*Cизм+3 е.м.р) |
| 3. | АМ-3002 | LCR-метр | tgδ | 9,999 мкФ | - |  (0,004*Dизм+100/Сх+5 е.м.р) |
| АМ-3002 | LCR-метр | Rx | 999,9 (Ом) | - |  | |
| Г3-33 | Генератор сигналов | f | - | - |  |
| Рисунок 1. Мост для измерения емкости |
В соответствии с п.3.1.1 программы работы следует собрать мостовую цепь, изображенную на рис. 1. В качестве сопротивлений R1,R2,R3 , используются магазины сопротивлений. Питание цепи моста осуществляется от генератора сигналов, Г3-33. В качестве указателя равновесия используется электронно-лучевой осциллограф ОСУ-10А, на вход ‘Y’ которого подается сигнал неравновесия моста, а на другой вход ‘X’ через разделительный трансформатор – выходное напряжение генератора (напряжение питания моста) . При неравновесии моста на экране осциллографа наблюдается наклонный эллипс, который при достижении равновесия должен вырождаться в горизонтальную прямую линию. Равновесие моста, т.е. выполнение условий Rx*R3=R1*R2.Измерение параметров конденсатора с помощью моста переменного тока.
Таблица 1
| R2 (Ом) | ∆R2 (Ом) | R1 (Ом) | ∆R1 (Ом) | R3 (Ом) | ∆R3 (Ом) | ∆CN (мкФ) | Cx (мкФ) | ∆Cx (мкФ) | Rx (Ом) | ∆Rx (Ом) | tgδ | ∆tgδ |
| 2,006 | 6,8 | 0,02 | 4,720 | 0,09667 | 2,881 | 0,454 | 0,068326 | 0,012932 | ||||
| 2,106 | 6,6 | 0,02 | 4,724 | 0,09481 | 2,794 | 0,452 | 0,066317 | 0,012793 | ||||
| 2,206 | 6,6 | 0,02 | 4,709 | 0,09290 | 2,803 | 0,452 | 0,066317 | 0,012747 | ||||
| 2,306 | 6,6 | 0,02 | 4,713 | 0,10875 | 2,801 | 0,461 | 0,066317 | 0,013191 | ||||
| 2,406 | 6,6 | 0,02 | 4,717 | 0,10662 | 2,799 | 0,459 | 0,066317 | 0,013129 | ||||
| 2,506 | 6,6 | 0,02 | 4,720 | 0,10466 | 2,797 | 0,458 | 0,066317 | 0,013072 | ||||
| 2,606 | 6,4 | 0,02 | 4,723 | 0,10285 | 2,710 | 0,455 | 0,064307 | 0,012929 |
= 
Ф
f=800 Гц
ω=2*3,14*800=5024 рад/с
∆ω= 
=56,52 рад/с
Пример расчета первой строки:
tgδ= ωRxCx =0,068326 Δtgδ = 
∙tgδ=0,012932
Таблица 3. Вычисляются границы интервалов, содержащих истинные значения искомых параметров в виде :
 , мкФ | 4,82 | 4,82 | 4,82 | 4,82 | 4,82 | 4,82 | 4,82 |
 , мкФ | 4,62 | 4,63 | 4,62 | 4,60 | 4,61 | 4,62 | 4,62 |
 ,Ом | 3,335 | 3,335 | 3,335 | 3,335 | 3,335 | 3,335 | 3,335 |
 ,Ом | 2,427 | 2,427 | 2,427 | 2,427 | 2,427 | 2,427 | 2,427 |
| tgδ+∆tgδ | 0,08126 | 0,08126 | 0,08126 | 0,08126 | 0,08126 | 0,08126 | 0,08126 |
| tgδ-∆tgδ | 0,05539 | 0,05539 | 0,05539 | 0,05539 | 0,05539 | 0,05539 | 0,05539 |
Все границы нанесены на графики
Также мы измерили параметры конденсатора с помощью LRC-метра (AM-3002).
Реактивные компоненты электрических цепей (конденсаторы и катушки
индуктивности) проявляют себя, как комплексные сопротивления, обладающие кроме реактивной составляющей активным сопротивлением, которое характеризует потери активной энергии и называется сопротивлением потерь. Для учета вклада этого сопротивления в общий импеданс, которым обладают реактивные компоненты, их представляют в виде схем замещения.
Если конденсатор обладает малыми потерями, его схему замещения
удобно представить в виде последовательного соединения идеального
конденсатора и сопротивления потерь.
Прибором АМ-3002 мы снимает С и 
при параллельной схеме замещения.
Что бы мы могли сравнивать наши результаты с полученные с помощью моста (последовательная схема замещения), необходимо вычислить Rx последовательной схемы.
Измерение называется прямым, если измеряемая величина сравнивается с мерой непосредственно или при помощи измерительных приборов, градуированных в тех единицах, в которых измеряется данная величина.
Измерение называется косвенным^ если непосредственно измеряется не сама величина, а другие величины, связанные с нею функционально.
(Частота собственного генератора мультиметра = 1 kHz)
ω=2*3,14*1000=6280 рад/с
= 
(Ом)
Расчет погрешности измерений.
(0,004*Cизм+3 е.м.р)= 
(0,004*Dизм+100/Сх+5 е.м.р)= 
(0,004*0,108+100/4725+0,005)= 0,0266
Погрешность для 
:
Предел допускаемой абсолютной погрешности установки частоты = 
∆ω= 
= 0,628 Гц
Ом)
