Современная измерительная техника

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО

Брянский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ

Ректор университета

___________

«_____» __________ 2013 г.

СОВРЕМЕННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Методические указания

к выполнению лабораторных работ для студентов

очной формы обучения по направлению 210100 –

«Электроника и наноэлектроника»,

квалификация выпускника: бакалавр

БРЯНСК 2013

современная измерительная техника - student2.ru УДК 621.317.7

Современная измерительная техника [Текст] + [Электронный ресурс]: метод. указания к выполнению лабораторных работ для студентов очной формы обучения по направлению 210100 – «Электроника и наноэлектроника», квалификация выпускника: бакалавр. – Брянск: БГТУ, 2013. – 12 с.

Разработал В.Ф. Зотин,

канд. техн. наук, доц.

Рекомендовано кафедрой «Электронные, радиоэлектронные и электротехнические системы» БГТУ (протокол № от )

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее издание содержит описание четырех лабораторных работ, тематика и трудоемкость которых соответствуют утвержденной рабочей программе дисциплины Б3.20 – «Современная измерительная техника», изучаемой в 4-м семестре.

Во всех работах предполагается применение современных многофункциональных измерительных средств, что требует значительного по трудозатратам подготовительного этапа. Содержание этого этапа сформулировано для каждой работы, а его объем соответствует рабочей программе.

Для повышения степени самостоятельности в работах №1 и №2 реализовано несколько вариантов задания на исследование. Кроме того, каждому студенту предлагается оформить индивидуальный отчет.

Требования к содержанию отчета и контрольные вопросы приведены в описании каждой работы, а общий список рекомендуемой литературы – в конце издания.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ ЦИФРОВЫМ МУЛЬТИМЕТРОМ

Цель работы

Целью работы является приобретение навыков измерения параметров активных и пассивных электронных компонентов с помощью малогабаритного цифрового мультиметра.

Продолжительность работы – 4 часа.

Подготовка к работе

При подготовке к работе следует изучить главы 2 и 3 учебного пособия [1], а также техническое описание и инструкцию по эксплуатации цифрового мультиметра M890 [2].

Порядок выполнения работы

1. По маркировке резистора определить номинал и диапазон допускаемых значений сопротивления. Измерить сопротивление резистора мультиметром и определить диапазон возможных значений параметра с учетом погрешности измерения.

2. По маркировке конденсатора определить номинал и диапазон допускаемых значений емкости. Измерить емкость конденсатора мультиметром и определить диапазон возможных значений параметра с учетом погрешности измерения.

3. С помощью мультиметра определить выводы анода и катода указанного преподавателем полупроводникового диода. Измерить прямое напряжение диода и указать предположительно тип исходного полупроводника и перехода.

4. Для указанного преподавателем биполярного транзистора, пользуясь справочником [3] или другим источником информации, определить назначение выводов и тип структуры. Измерить мультиметром статический коэффициент передачи тока транзистора в схеме с общим эмиттером и сопоставить полученное значение со справочными данными.

Содержание отчета

Отчет по работе должен включать список тестируемых компонентов с указанием их наименования и данных о параметрах, схемы измерений, описание процедуры измерений и результаты измерений с учетом метрологических характеристик мультиметра.

Контрольные вопросы

1. Какие способы маркировки применяются для обозначения параметров пассивных электронных компонентов?

2. Какие правила необходимо соблюдать при измерении сопротивлений компонентов цифровым мультиметром?

3. Какие правила необходимо соблюдать при измерении емкости компонентов цифровым мультиметром?

4. Какая маркировка применяется для обозначения выводов полупроводникового диода?

5. Какой параметр биполярного транзистора измеряют малогабаритным мультиметром? Каким правилам необходимо следовать при измерении?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Цель работы

Целью работы является приобретение навыков оперативного исследования электрических сигналов и измерения их амплитудных и временных параметров с помощью цифрового осциллографа.

Продолжительность работы – 4 часа.

Подготовка к работе

При подготовке к работе следует изучить разделы 1 и 2 руководства по эксплуатации цифрового осциллографа С8-44 [4].

Порядок выполнения работы

1. Выполнить подготовку осциллографа к проведению измерений согласно п. 2.2.4 руководства по эксплуатации [4].

2. Подать периодический сигнал указанного преподавателем источника на закрытый (AC) вход КАНАЛА 1 (СН1), установив на пробнике коэффициент ослабления 10Х. С помощью органов управления получить на экране осциллографа оптимальное для исследования изображение.

3. Измерить амплитуду и частоту периодического сигнала в автоматическом режиме. Изобразить примерный вид диаграммы сигнала и отображаемую на экране знаковую информацию. Пояснить назначение символов и индикаторов.

4. Подать импульсный сигнал указанного преподавателем источника на открытый (DC) вход КАНАЛА 1 (СН1), установив на пробнике коэффициент ослабления 10Х. С помощью органов управления получить на экране осциллографа оптимальное для исследования изображение фронта импульса.

5. С помощью курсорных измерений определить длительность фронта и амплитуду импульса. Изобразить примерный вид диаграммы сигнала и отображаемую на экране знаковую информацию. Пояснить назначение символов и индикаторов.

Содержание отчета

Отчет по работе должен включать эскиз диаграммы исследованного периодического сигнала с расшифровкой отображаемой знаковой информации, эскиз изображения фронта импульсного сигнала с расшифровкой знаковой информации и результаты измерений с пояснениями способа их получения.

Контрольные вопросы

1. Какие кнопки на передней панели осциллографа С8-44 используются для управления каналами вертикального отклонения?

2. Какие режимы синхронизации развертки реализованы в осциллографе С8-44? Поясните назначение этих режимов.

3. Поясните порядок проведения курсорных измерений с помощью цифрового осциллографа.

4. Какими преимуществами обладает цифровой осциллограф по сравнению с традиционным электроннолучевым осциллографом?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

КАЛИБРОВКА

Цель работы

Целью работы является ознакомление с процедурой калибровки измерительных средств и приобретение навыков проведения калибровки для аналоговых электроизмерительных приборов и оценки их метрологических характеристик.

Продолжительность работы – 4 часа.

Подготовка к работе

При подготовке к работе следует изучить главу 19 учебного пособия [1], а также техническое описание и инструкцию по эксплуатации цифрового мультиметра M890 [2].

Порядок выполнения работы

1. Характеризовать электроизмерительные приборы в составе лабораторного стенда ЮФМЗ.620.036, подлежащие калибровке, и усвоить правила управления источником регулируемого напряжения, встроенного в указанный стенд.

2. Подключить к клеммам источника напряжения образцовый вольтметр (цифровой мультиметр) и провести калибровку аналогового вольтметра. Рассчитать абсолютную, относительную и приведенную погрешности для выбранных отсчетов. Оформить результаты калибровки в виде таблицы.

3. Составить и согласовать с преподавателем схему калибровки амперметра. Собрать соответствующую электрическую цепь, применив в качестве образцового амперметра цифровой мультиметр.

4. Провести калибровку аналогового амперметра. Рассчитать абсолютную, относительную и приведенную погрешности для выбранных отсчетов. Оформить результаты калибровки в виде таблицы.

5. По результатам калибровки сделать вывод о классе точности аналоговых вольтметра и амперметра.

Содержание отчета

Отчет по работе должен включать характеристику аналоговых вольтметра и амперметра, схему калибровки амперметра, таблицы результатов измерений и расчетов погрешностей, расчетные формулы и выводы о метрологических параметрах исследованных приборов.

Контрольные вопросы

1. Поясните термин «калибровка средства измерений». С какой целью выполняется данная процедура?

2. Определите понятия абсолютной, относительной и приведенной погрешности аналогового электроизмерительного прибора.

3. Что обозначает класс точности средства измерений?

4. Какой недостаток характерен для аналоговых измерительных приборов с механическим (стрелочным) отсчетным устройством?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (ДАТЧИКА) ТОКА

Цель работы

Целью работы является приобретение навыков экспериментального определения передаточных характеристик первичных измерительных преобразователей и оценки их метрологических параметров.

Продолжительность работы – 4 часа.

Подготовка к работе

Порядок выполнения работы

1. Составить схему опытного определения передаточной характеристики U_ВЫХ=f(I_ВХ) датчика тока, включающую источник входного тока, измеритель тока, исследуемый датчик тока, источник питания датчика и измеритель выходного напряжения.

2. Реализовать схему, применив в качестве источника входного тока лабораторный источник постоянного регулируемого напряжения Б5-7 с ограничивающим ток резистором и источник напряжения +5 В (в составе стенда ЮФМЗ.620.036) для питания датчика. Для измерения входного тока и выходного напряжения использовать цифровые мультиметры. Согласовать собранную электрическую цепь с преподавателем.

3. Регулируя входной ток в диапазоне (0…3) А, определить передаточную характеристику датчика для нормальной полярности тока. Результаты измерений представить в виде таблицы.

4. Изменить полярность входного тока датчика на обратную. Регулируя входной ток в диапазоне (0…3) А, определить соответствующий участок передаточной характеристики. Результаты измерений представить в виде таблицы.

5. Построить передаточную характеристику датчика в диапазоне входного тока от −3 А до +3 А. Определить линейный участок характеристики. Составить уравнение передаточной характеристики для линейного участка.

Содержание отчета

Отчет по работе должен включать схему испытательной электрической цепи с обозначением использованных в ней элементов, таблицы результатов измерений, диаграмму передаточной характеристики датчика и вывод уравнения, описывающего линейный участок характеристики.

Контрольные вопросы

1. Поясните термины: «измерительный преобразователь», «первичный измерительный преобразователь», «датчик».

2. Характеризуйте измерительный сигнал, формируемый исследованным в работе датчиком тока. Какие дополнительные устройства необходимо применить для отображения измеряемого тока?

3. Какую зависимость называют передаточной характеристикой датчика?

4. Какие характеристики и параметры определяют метрологические свойства датчика тока?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Информационно-измерительная техника и электроника: учеб. для вузов/ Г. Г. Раннев, В. А. Сурогина, В. И. Калашников, С. В. Нефедов; под ред. Г. Г. Раннева. – М.: Академия, 2007. – 510 с.

2. http://www.istochnik.ru/M890.pdf

3. Перельман Б. Л. Полупроводниковые приборы. Справочник. – М.: Изд-во «СОЛОН», 1996. – 176 с.

4. Осциллограф цифровой С8-44. Руководство по эксплуатации 411161.015 РЭ.

5. Р 50-77-88. Рекомендации. ЕСКД. Правила выполнения диаграмм. Госкомитет СССР по стандартам. – М.: 1989.

Современная измерительная техника: метод. указания к выполнению лабораторных работ для студентов очной формы обучения по направлению 210100 – «Электроника и наноэлектроника», квалификация выпускника: бакалавр