Побудова амперметру та вольтметру Методи вимірювання фазового зсуву (стр. 2 из 4)
Потужність ланцюгу дорівнює:
W.Таким чином ланцюг можна віднести до ланцюгу середньої потужності.
Почнемо з вибору вольтметру. Характеристики вольтметрів, які можуть бути застосовані у ланцюгу з заданими параметрами наведено в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 - Характеристики вольтметрів
| Тип | Границі вимірювань | Клас точності  , % | Частотний діапазон | Відносна похибка,  ,% | Абс. похибка,  ,V |
| Э531 | 30V | 1.0 | (45…1000) Нz | 1.25 | 0.3 |
| Д5015 | 30 V | 0.2 | (45…2000) Нz | 0.25 | 0.06 |
| C700М | 30 V | 1.0 | 20Нz…1Мz | 1.25 | 0.3 |
| Т16 | 30 V | 1.5 | (0…2*106) Нz | 1.875 | 0.45 |
| Ф534 | 5…30 V | 0.5 | 10Нz…10МНz | 0.625 | 0.15 |
Відносна та абсолютна похибки розраховуються відповідно за наступними формулами:
,Будемо класифікувати прилади за трьома параметрами.
За похибкою:
- Д5015 – найменша похибка;
- Ф534;
- Э531;
- С700M;
- T16 - найбільша похибка.
За вживаною потужністю:
- С700M - найменша вживана потужність;
- Ф534;
- T16;
- Э531
- Д5015;
За ціною:
- Э531 – найдешевший;
- Д5015;
- T16;
- C700M;
- Ф534;
Для вимірювань оберемо вольтметр T16 оскільки він підходить для вимірювань за вживаною потужністю більше ніж Э531 та Д5015, його ціна менша за ціну С700М та Ф534, а клас точності приладу забезпечує похибку, що не перевищує заданої.
Характеристики амперметрів які можуть бути використані для вимірювань наведена в таблиці 3.3
Таблиця 3.3 - Характеристики амперметрів
| Тип | Границі вимірювань | Клас точності  , % | Частотний діапазон | Відносна похибка,  ,% | Абс. похибка,  ,A |
| Д504 | 2.5 A | 0.2 | (45…1000) Нz | 0.25 | 0.005 |
| Т18 | 2.5 А | 1.5 | (50…2*106) Hz | 1.875 | 0.0375 |
Відносна та абсолютна похибки розраховуються відповідно за наступними формулами:
,За похибкою:
- Д504 – найменша похибка;
- Т18.
За вживаною потужністю:
- Т18;
- Д504.
За ціною
- Д504;
- Т18;
Для вимірювань застосуємо амперметр Т18 відносна похибка якого забезпечує задану точність, його ціна і вживана потужність не є високими. Що стосується Д504, то він вживає велику потужність навіть для заданого ланцюга.
Характеристики фазометрів наведено в таблиці 3.4.
Таблиця 3.4 - Характеристики фазометрів
| Тип | Номінальний струм (напруга) | Номінальна напруга | Область частот | Клас точності | Діапазон вимірювань | Відносна похибка, ,% | Абс. похибка ,..o |
| Ф2-1 | (0.5…50) V | (0.5…50) V | 20 Нz…100 kHz | 1 | (0±180)° | 1 | 0.3 |
| Ф2-16 | 1 тV… 100 V | 1 mV… 100 V | 20 Нz…2 МНz | ±(0,2+ +0.004* *φx) | (0±360)° | 0.32 | 0.096 |
Розрахуємо відносну та абсолютну похибку вимірювання за допомогою фазометра Ф2-16:
. 
o.Виберемо фазометр Ф2-16 оскільки він більш точний.
Характеристики частотомірів наведені в таблиці 3.5
Таблиця 3.5 - Характеристики частотомірів
Тип | Діапазон вимірювань | Середня частота, fо | Клас точності, % | Діапазон напруги | Відносна похибка,  ,% | Абс. Похибка ,..Hz |
Ф5043 | ±10% від fo | 40x10 | 0.2 | 1...500 V | 0.04 | 0.16 |
Д126 | ±10% от fо | 400 | 1.5 | 127 V | 1.65 | 6.6 |
Ф5034 | 0.1Нz… 50МНz | - | ±[10-4 +(f•Tp)-1] | 0.1... 100 V | 0.0026 | 0.0104 |
| Ч3-36 | 0.1Нz… 50МНz | - | ±[10-4 +(f•Tp)-1] | 0.1... 10V | 0.0026 | 0.0104 |
Похибка вимірювання частотоміром Ф5043:
%; 
Hz.Похибка частотоміру Д126 знаходиться з тієї ж формули.
Похибки частотомірів Ф5034 та Ч3-36 знайдемо з виразу:
;У цій формулі Тр це час рахунку, який обирається із стандартного ряда значень.
s;Обираємо Тр = 1s як найближче до рекомендованих значень.
; 
HzЗа похибкою:
- Ч3-36;
- Ф5034;
- Ф5043;
- Д126;
За вживаною потужністю:
- Ч3-36;
- Ф5034;
- Ф5043;
- Д126;
За ціною:
- Д126
- Ф5043;
- Ф5034;
- Ч3-36;
Вибираємо Ф043 оскільки він підходить за вживаною потужністю та похибкою. Крім того він дешевший ніж Ф5034 і Ч3-36;
Характеристики єдиного ватметру такого, що вимірювана частота лежить у його нормованому частотному діапазоні наведено в таблиці 3.6.
Таблиця 3.6 - Характеристики ватметру
| Тип | Номінальна напруга, UH | Номінальний струм IH | Частотний діапазон | Клас точності, % | Відносна похибка, ,% | Абс. похибка ,..W |
| Д5016 | 30 V | 2.5 A | 45…500… 1000 Нz | 0.2 | 0.36 | 0.14 |
; 
W;Включення приладів для проведення експерименту наведено на рис. 3.1. Прилади не повинні вмикатися у ланцюг одночасово.
Рис. 3.1 - Схема ввімкнення приладів
4. Задача№4
4.1 Умова
Для вимірювання амплітудного Um, середнє квадратичного U та середньо випрямленого Uс.в. значень (відповідно АЗ, СКЗ, СВЗ) напруги u(t) в електричному колі використані електронні вольтметри V1, V2, V3. Форма кривої напруги встановлена за допомогою осцилографу та приведена на рис. 4.1. Характеристики вольтметрів наведено в таблиці 4.1.
Необхідно:
- розрахувати коефіцієнти амплітуди Ка та форми Кф кривої.
- показ вольтметра V1 дорівнює 10 V. Знайти значення Um, U, Uс.в. та покази інших двох вольтметрів.
Рис 4.1 - Форма кривої напруги встановлена осцилографом
V1 – ВК7-9; V2 – В3-44; V3 – В3-42.
Таблиця 4.1 - Характеристики електронних вольтметрів
| Тип вольтметра | Частотний діапазон | Діапазон вимірювань | Клас точності | Вимірюємо значення | Вхід вольтметра | Градуювання шкали |
| ВЗ-42 | 20Нz… 10МНz | від 0.1 mV до 300 V | 2.5; 6.0 | СКЗ; НДФ | Закритий | СКЗ; НСФ |
| ВЗ-44 | 0.02...20 kHz | від 0.03 mV до 300 V | 2.5 | СВЗ; НСФ | Відкритий | СКЗ; НСФ |
| ВК7-9 | 20Нz... 700МНz | від 0.3 до 100 V | 4.0 | АЗ | Закритий | СКЗ; НСФ |
4.2 Розв’язання
Аналітичний вираз, що описує криву напруги має наступний вигляд:
Середньоквадратичне значення:
Середньовипрямлене значення:
Середнє значення:
Знаючи параметри вольтметра ВК7-9 та його покази можемо визначити амплітудне значення напруги - Um:
V; 
V.