Установка для приемо-сдаточных испытаний (УПСИ) индивидуального объекта

Содержание

Слайд 2

1. Выбрать индивидуальный объект испытаний. 2. Изучить основные количественно измеряемые параметры

1. Выбрать индивидуальный объект испытаний.
2. Изучить основные количественно измеряемые параметры объекта.
3.

Изучить прямые и косвенные методы измерения параметров объекта.
4. Выбрать структуру параметров (не менее 5, в том числе не менее 1 косвенного измерения).
5. Записать математические выражения и (или) определения выбранных параметров.
6. Задать требования к точности, обосновать условия измерений и точки контроля каждого параметра (частоты, уровни сигналов и т.д.).

Выполнение типовой работы

Слайд 3

7. Выбрать отечественные серийные измерительные приборы и вспомогательное оборудование, необходимое при

7. Выбрать отечественные серийные измерительные приборы и вспомогательное оборудование, необходимое при

проведении испытаний: термошкаф, холодильник, вибростенд, безэховая камера, источники питания, термометры и др.
8. Составить таблицу измеряемых параметров и при необходимости согласовать конкретные требования и диапазоны с преподавателем.
9. Выбрать или разработать методику измерений каждого параметра, включая алгоритм измерения и способ обработки данных.

Порядок выполнения работы

Слайд 4

10. Оптимизировать комплект приборов по критерию минимальной суммарной сложности или минимальной

10. Оптимизировать комплект приборов по критерию минимальной суммарной сложности или минимальной

стоимости.
11. Задать допустимые и оценить фактические погрешности измерения всех параметров, в том числе измеряемых косвенными методами.
12. Разработать структурную схему установки.
13. Предложить процедуру аттестации установки и методики ее последующей поверки.
14. Подготовить заключение, оформить ПЗ и чертеж структурной схемы на А3.

Порядок выполнения работы

Слайд 5

Пример таблицы параметров

Пример таблицы параметров

Слайд 6

Выбранные параметры должны быть разными по методикам испытаний. В составе УПСИ

Выбранные параметры должны быть разными по методикам испытаний.
В составе УПСИ (или

УПИП) должно быть не менее 3-х РИП.
Установка не должна содержать приборы, имеющие одинаковые возможности. С целью минимизации структуры целесообразно использовать алгоритмы косвенных измерений.
Допустимые погрешности устанавливаются самим студентом методом экспертной оценки, исходя из назначения объекта.
Фактические погрешности измерения оцениваются приближенно для наихудших условий и точек.

Разъяснения

Слайд 7

Необходимо проанализировать структуру погрешности измерения каждого параметра с разделением всех составляющих

Необходимо проанализировать структуру погрешности измерения каждого параметра с разделением всех составляющих

на методические и инструментальные, систематические и случайные, аддитивные и мультипликативные.
В соответствии с методикой учесть: влияние объекта (модель), субъекта, метода, СИ и условий (климатики, питания, внешних полей и т.д.). Привести расчет погрешности для наихудших точек с суммированием погрешностей систематических и случайных. Для случайных – обосновать законы распределения погрешности.

Разъяснения

Слайд 8

Оформление ПЗ Титульный лист оформляется в соответствии с принятыми требованиями. На

Оформление ПЗ

Титульный лист оформляется в соответствии с принятыми требованиями.
На 2-й

стр. размещается содержание ПЗ и большой штамп для текстовых документов.
Все листы ПЗ должны иметь рамку и малый штамп внизу.
Шрифт 14 TNR или 12 Arial.
Отдельно на А3 оформляется чертеж структурной или функциональной схемы.
Слайд 9

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Владимирский Государственный Университет имени Александра

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Владимирский Государственный Университет
имени Александра Григорьевича и Николая

Григорьевича Столетовых
Кафедра РТ и РС
РГР
Установка для приемо-сдаточных испытаний
усилителя низкой частоты
(НАИМЕНОВАНИЕ ОБЪЕКТА)
Выполнил: студент группы ___________
___________
Проверил: А.Д. Поздняков
Владимир 201__ г.
Слайд 10

Наименование объекта и перечень параметров ПСИ (с указанием выбранных параметров) Математические

Наименование объекта и перечень параметров ПСИ (с указанием выбранных параметров)
Математические выражения

и определения выбранных параметров (с указанием метода измерения: прямой или косвенный)
Требования к УПСИ (по точности, условиям измерений и точкам контроля каждого параметра).
Методики выполнения измерений (включая выбор приборов, схем, а также методов измерений, обработки и представления данных)

Содержание ПЗ

Слайд 11

5.Структура и величина ожидаемой погрешности измерений (отдельно для каждого параметра с

5.Структура и величина ожидаемой погрешности измерений (отдельно для каждого параметра с

классификацией всех составляющих и оценкой суммарной погрешности)
6.Структурная схема установки (с вспомогательным оборудованием и приборами, которые подключены к объекту через устройство сопряжения, содержащее коммутаторы, трансформаторы, ответвители, делители, нагрузки и т.д.). Краткие пояснения к схеме.
Вспомогательное оборудование – это печи, вибростенды, холодильные и безэховые камеры, экраны и т.д.

Содержание ПЗ

Слайд 12

7.Аттестация и поверка УПСИ (требования). 8.Таблица измеряемых параметров. 9.Выводы по работе

7.Аттестация и поверка УПСИ (требования).
8.Таблица измеряемых параметров.
9.Выводы по работе (или заключение).
10.Список

литературы.
Приложения:
Обязательное
Метрологические характеристики приборов (измеряемые параметры, основные и дополнительные погрешности, диапазоны и т.д.).
Рекомендательное:
Использованные нормативные документы (ГОСТы, ТУ, ТО и др.)

Содержание ПЗ

Слайд 13

рассмотреть все существенные составляющие полной погрешности; исключить или рандомизировать систематические погрешности;

рассмотреть все существенные составляющие полной погрешности;
исключить или рандомизировать систематические погрешности;
выбрать для

каждой случайной составляющей соответствующий ей закон распределения;
найти СКО каждой составляющей;
найти суммарное СКО;
принять модель итогового распределения (как правило – нормальный закон, или закон основной составляющей);
выбрать доверительную вероятность;
оценить доверительный интервал полной погрешности.

При расчете погрешности необходимо:

Слайд 14

Пример структуры погрешности измерения напряжения на нагрузке: 1. Погрешность, обусловленная классом

Пример структуры погрешности измерения напряжения на нагрузке:

1. Погрешность, обусловленная классом точности

вольтметра: случайная, инструментальная, мультипликативная. Закон распределения – равномерный. Из паспорта прибора: ∆=0,5%. Для равномерного распределения СКО=∆/1,73=0,29%.
2. Погрешность оценки влияния коэффициента передачи тракта (кабелей): случайная, инструментальная, мультипликативная. Закон распределения – треугольный. Максимальное значение погрешности ∆=0,45%. Для треугольного распределения СКО=∆/2,45=0,18%.
Слайд 15

Пример структуры (продолжение) 3. Дополнительная погрешность вольтметра при колебании температуры: случайная,

Пример структуры (продолжение)

3. Дополнительная погрешность вольтметра при колебании температуры: случайная, инструментальная,

мультипликативная. Закон распределения – равномерный. Максимальное значение ∆=0,6%, тогда для равномерного распределения СКО=∆/1,73=0,35%.
4. Погрешность из-за внешней наводки на соединительные провода: инструментальная, случайная, аддитивная. Закон распределения – нормальный. Примем максимальное значение погрешности ∆=0,1%. Для доверительной вероятности Р=0,95 получим СКО=∆/2=0,05%.
Слайд 16

5. Погрешность нагрузочного резистора Rн: случайная, инструментальная, мультипликативная. Закон распределения –

5. Погрешность нагрузочного резистора Rн: случайная, инструментальная, мультипликативная. Закон распределения –

равномерный. При максимальном значении ∆=2,5%
СКО=∆/1,73=1,45%.
Для весовых коэффициентов К=1 получим итоговое суммарное СКО
К5=1 только для случая измерения напряжения на нагрузке, подключенной к источнику тока. В общем случае, нужно учесть весовой коэффициент.

Пример структуры (продолжение)

Слайд 17

Суммарная случайная погрешность измерения напряжения: 1. Для итогового равномерного распределения 2.

Суммарная случайная погрешность
измерения напряжения:
1. Для итогового равномерного распределения
2. Для

нормального распределения при k=2, Р=0,95
Доверительный интервал
Слайд 18

Измерение мощности в нагрузке косвенным методом P=U2/R

Измерение мощности в нагрузке
косвенным методом P=U2/R

Слайд 19

Учет коэффициента влияния На примере погрешности измерения ширины ДН антенны………………………… i)

Учет коэффициента влияния

На примере погрешности измерения ширины ДН антенны…………………………
i) Погрешность установки

частоты генератора (случайная, инструментальная)
Эта погрешность имеет размерность частоты. Для перехода к размерности в градусах необходимо оценить влияние изменения частоты на ширину диаграммы направленности и ввести весовой коэффициент (к-т влияния).
Слайд 20

В общем случае при увеличении частоты происходит сужение диаграммы направленности. Пусть

В общем случае при увеличении частоты происходит сужение диаграммы направленности.
Пусть

в нашем случае на частоте f=2,45 ГГц ширина главного лепестка 7,6°. При отклонении частоты на 0.1% произойдет сужение ДН на 0.02°, что соответствует погрешности
Весовой коэффициент К= δДН/δF=0,26/0,1=2,6

Учет коэффициента влияния

Слайд 21

Весовые коэффициенты определяются теоретически или экспериментально (по графикам, формулам или экспертно)

Весовые коэффициенты определяются
теоретически или экспериментально
(по графикам, формулам или экспертно)

Слайд 22

Пример схемы измерения Схема измерения входного сопротивления ОУ

Пример схемы измерения

Схема измерения входного сопротивления ОУ

Слайд 23

Пример Структура погрешности измерения коэффициента передачи : 1.Нестабильность источника питания: случайная,

Пример

Структура погрешности измерения
коэффициента передачи :

1.Нестабильность источника питания: случайная, инструментальная. Закон

распределения – равномерный.
2.Температурный дрейф параметров элементов схемы: случайная, инструментальная. Закон – нормальный.
3.Внешние наводки на измерительные провода: случайная, инструментальная. Закон распределения – нормальный.
Слайд 24

4.Погрешность, обусловленная классом точности вольтметра: случайная, инструментальная. Закон – равномерный. 5.

4.Погрешность, обусловленная классом точности вольтметра: случайная, инструментальная. Закон – равномерный.
5. Влияние

внутреннего сопротивления вольтметра: систематическая, методическая.
………………………………………………
И т.д. все составляющие погрешности.

Пример (продолжение)

Структура погрешности измерения
коэффициента передачи :

Слайд 25

Список основной литературы Поздняков А.Д. Курс лекций по дисциплине «Метрология и

Список основной литературы

Поздняков А.Д. Курс лекций по дисциплине «Метрология и радиоизмерения»:

Часть 1.- Владимир: ВлГУ, 2008. - 164 с.
Поздняков А.Д. Курс лекций по дисциплине «Метрология и радиоизмерения»: Часть 2.- Владимир: ВлГУ, 2009. - 124 с.
Басаков М.И. Основы стандартизации, метрологии и сертификации: 100 экзаменационных ответов. –
Москва – Ростов на Дону: Март, 2003. – 256 с.

4.Компьютерные методические
указания к лабораторным работам.
5. Компьютерный конспект лекций.

Слайд 26

Список дополнительной литературы Зограф И.А., Новицкий П.Ф. Оценка погрешностей результатов измерений.

Список дополнительной литературы

Зограф И.А., Новицкий П.Ф. Оценка погрешностей результатов измерений. -

Л: Энергоатомиздат, 1991.- 304 с.
ГОСТ Р 8.000-2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения. – М: Издательство стандартов, 2000. – 5 с.
Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник для вузов / В.И. Нефедов, В.И. Хахин, Е.В. Федорова и др.: Под ред. В.И. Нефедова. - М.: Высш. шк., 2001. - 383 с.
Клаассен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. – М: Пост-маркет, 2000. – 352 с.
Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пеp. с англ. - М.: Миp, 1990. - 535 с.
Слайд 27

Аналоговый канал 1) Чувствительность Под чувствительностью понимают способность приемника принимать слабые

Аналоговый канал
1) Чувствительность
Под чувствительностью понимают способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность

определяется минимально необходимой мощностью или ЭДС сигнала в антенне, при которой обеспечивается нормальное функционирование исполнительного устройства при заданном отношении мощности сигнала к мощности собственных шумов на выходе приемника.

Параметры приемного тракта

Слайд 28

2) Избирательность Избирательность (Selectivity) или селективность приемного устройства - это совокупность

2) Избирательность
Избирательность (Selectivity) или селективность приемного устройства - это совокупность

параметров, характеризующая его способность выбрать желательный сигнал из массы сигналов, воздействующих на вход, и ослаблять мешающее действие сигналов, действующих по дополнительным (побочным) каналам приема.

Аналоговый канал

Слайд 29

3) Помехоустойчивость Помехоустойчивостью называют способность приемника обеспечивать прием переданной или извлеченной

3) Помехоустойчивость
Помехоустойчивостью называют способность приемника обеспечивать прием переданной или извлеченной информации

с заданной достоверностью при заданных сигналов и наличии помех в радиоканале. Повышение помехоустойчивости обеспечивается всеми видами избирательности, а также созданием оптимальных (квазиоптимальных) структур приемников и специальными методами борьбы с помехами при обработке принимаемых сигналов.

Аналоговый канал

Слайд 30

4) Допустимые искажения воспроизводимого сигнала при отсутствии помех Искажения могут быть

4) Допустимые искажения воспроизводимого сигнала при отсутствии помех
Искажения могут быть линейными

(амплитудно-частотными и фазочастотными) и нелинейными.
Линейные - изменяют соотношения между амплитудами и фазами составляющих сообщения на выходе приемника по сравнению с его входом.
Нелинейные - проявляются на выходе приемника в виде дополнительных частот (гармоник и комбинационных), не содержащихся в передаваемом сообщении, и оцениваются допустимым коэффициентом нелинейных искажений.

Аналоговый канал

Слайд 31

5) Динамический диапазон приемника по основному каналу Под этой характеристикой понимают

5) Динамический диапазон приемника по основному каналу
Под этой характеристикой понимают диапазон

граничных уровней входного полезного сигнала, при которых обеспечивается нормальное качество приема. Динамический диапазон характеризует пределы измерения уровня входных сигналов, в которых устройство линейно в практическом смысле.

Аналоговый канал

Слайд 32

6) Диапазон рабочих частот Это область частот сигнала, в пределах которой

6) Диапазон рабочих частот
Это область частот сигнала, в пределах которой обеспечиваются

все другие электрические характеристики приемника и прежде всего – чувствительность и уровень выходного сигнала.
Традиционно чувствительность приемника определяется наименьшим уровнем сигнала на входе приемника, который приемник может обнаружить при обеспечении удовлетворительного для демодуляции отношения сигнал-шум SNR (Signal-to-Noise Ratio) на выходе приемника.

Аналоговый канал

Слайд 33

В цифровых системах связи качество измеряется коэффициентом битовых ошибок (Bit Error

В цифровых системах связи качество измеряется коэффициентом битовых ошибок (Bit Error

Ratio, BER). Под BER следует понимать отношение количества ошибочных битов к их общему переданному числу.
Для получения заданного коэффициента битовых ошибок необходимо определенное отношение сигнал-шум на входе информационного блока.
Чувствительность определяет абсолютный уровень мощности входного сигнала, обеспечивающий требуемое отношение сигнал-шум SNR на выходе приемника.

Цифровой канал

Слайд 34

Амплитудная модуляция (АМ) — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего

Амплитудная модуляция (АМ) — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего

сигнала является его амплитуда.

Аналоговые виды модуляции

Слайд 35

Угловая модуляция — вид модуляции, при котором передаваемый сигнал изменяет либо

Угловая модуляция — вид модуляции, при котором передаваемый сигнал изменяет либо

частоту ω, либо начальную фазу φ, амплитуда не изменяется. Подразделяется соответственно на частотную и фазовую модуляцию.
Названа так потому что полная фаза гармонического колебания Ψ(t) = ωt + φ определяет текущее значение фазового угла.

Аналоговые виды модуляции

Слайд 36

Частотная модуляция

Частотная модуляция

Слайд 37

Фазовая модуляция

Фазовая модуляция

Слайд 38

Двухпозиционная фазовая модуляция (BPSK) Значения фазы несущего колебания принимают значение 0

Двухпозиционная фазовая модуляция (BPSK)
Значения фазы несущего колебания принимают значение 0

и 180 градусов.

Цифровые виды модуляции

Слайд 39

Методы измерений 1. Диапазон рабочих частот. Измерение частоты и диапазона рабочих

Методы измерений

1. Диапазон рабочих частот.
Измерение частоты и диапазона рабочих частот (например,

100 - 150 МГц, отклонение 10-6) осуществляется прямым методом с помощью частотомера Ч3-64 с допустимой погрешностью измерения 2*10-7.
2. Мощность несущей частоты передатчика. Измерение мощности несущей частоты передатчика (5 - 50 Вт, отклонение 20 % ), осуществляется прямым методом с помощью ваттметра М3-95 с допустимой погрешностью измерения 8 %.
Слайд 40

3. Максимальный коэффициент амплитудной модуляции . Измерение коэффициента амплитудной модуляции (60

3. Максимальный коэффициент амплитудной модуляции .
Измерение коэффициента амплитудной модуляции (60

- 100 %) осуществляется прямым методом с помощью прибора СК3-45 с допустимой погрешностью измерения 2 %.
4. Коэффициент нелинейных искажений огибающей выходного сигнала передатчика.
Измерение коэффициента нелинейных искажений (не более 5 %) огибающей выходного сигнала передатчика осуществляется прямым методом с помощью приборов СК3-45 и С6-12 с допустимой погрешностью измерения 2 %.

Методы измерений

Слайд 41

5. Уровень фона при закороченном входе модулятора. Измерение уровня фона при

5. Уровень фона при закороченном входе модулятора.
Измерение уровня фона при закороченном

входе модулятора (не более 3 %) осуществляется прямым методом с помощью прибора СК3-45 с допустимой погрешностью измерения 1 %.

Методы измерений

Слайд 42

6. Параметры модуляционного тракта. неравномерность АЧХ (не более 3 дБ) измеряется

6. Параметры модуляционного тракта.
неравномерность АЧХ (не более 3 дБ)

измеряется прибором СК3-45 путем вычисления отношения максимальной и минимальной глубины модуляции в заданной полосе частот с допустимой погрешностью измерения 5 %;
затухание на частоте 5 кГц относительно частоты 1 кГц (не менее 10 дБ) измеряется прибором СК3-45 путем вычисления отношения с допустимой погрешностью измерения 5 %;

Методы измерений

Слайд 43

входное сопротивление (600±100 Ом) оценивается методом косвенного измерения встроенным вольтметром прибора

входное сопротивление (600±100 Ом) оценивается методом косвенного измерения встроенным вольтметром

прибора С6-12 с использованием эталонного сопротивления (600 Ом), при допустимой погрешности измерения 5 %.
7. Чувствительность приемника.
Измерение чувствительности приемника (не более 1 мкВ) осуществляется косвенным методом по отношению сигнал/шум с использованием генератора Г4-164 и встроенного вольтметра прибора С6-12 с допустимой погрешностью измерения 1,5 дБ.

Методы измерений

Слайд 44

8. Выходное напряжение приемника. Измерение выходного напряжения приемника (не менее 1,2

8. Выходное напряжение приемника.
Измерение выходного напряжения приемника (не менее 1,2 В

на выходе) осуществляется прямым методом с использованием генератора Г4-164 и встроенного вольтметра прибора С6-12, допустимая погрешность измерения 5 %.
9. Коэффициент нелинейных искажений сигнала приемника.
Измерение коэффициента нелинейных искажений сигнала приемника 5 % осуществляется прямым методом с использованием генератора Г4-164 и встроенного вольтметра прибора С6-12, допустимая погрешность измерения 2 %.

Методы измерений

Слайд 45

10. Параметры низкочастотного тракта приемника. неравномерность АЧХ не более 3 дБ

10. Параметры низкочастотного тракта приемника.
неравномерность АЧХ не более 3 дБ измеряется

с использованием генератора Г4-164 и встроенного вольтметра прибора С6-12 путем вычисления отношения максимального и минимального уровня сигнала в заданной полосе частот, допустимая погрешность измерения 5 %;
затухание на частоте 5 кГц относительно частоты 1 кГц не менее 10 дБ измеряется с использованием генератора Г4-164 и встроенного вольтметра прибора С6-12 путем нахождения отношения сигналов, допустимая погрешность измерения 5 %;

Методы измерений

Слайд 46

выходное сопротивление (600±100 Ом) оценивается методом косвенного измерения встроенным вольтметром прибора

выходное сопротивление (600±100 Ом) оценивается методом косвенного измерения встроенным вольтметром прибора

С6-12 с использованием эталонного сопротивления 600 Ом, при допустимой погрешности измерения 5 %.
и другие параметры.

Методы измерений

Слайд 47

Пример методики измерения Методика измерения коэффициента передачи усилителя Собрать установку, как

Пример методики измерения

Методика измерения коэффициента передачи усилителя
Собрать установку, как показано на

рис. ХХ. Настроить генератор Г3-122 на частоту 1000 Гц. Установить уровень мощности генератора таким, чтобы на выходе усилителя показания вольтметра В7-39 были 4 В. Определить входной уровень по шкале генератора и рассчитать усиление по формуле:
К=20*lg(UV /U)