Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Метрология и метрологическое обеспечение

Диссертационная работа:

Телитченко Геннадий Петрович. Разработка и исследование методов и образцовых средств измерений электрического напряжения амплитудно-импульсного модулированного сигнала в диапазоне частот 100 кГц + 1000 МГц : ил РГБ ОД 61:85-5/2919

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДШИЕ 4

Глава І. АНАЛИЗ ТОЧНЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ АМШШТУДО-ИМПУЛЬСНОГО МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 100 кГц до 1000 МГц 13

І.І.Метод сравнения с мерой постоянного напряжения и структуры построения средств измерений напряжения амплитудно-импульсного модулированного сигнала 14

1.2.Метод сравнения с мерой переменного напряжения и структуры построения средств измерений напряжения амплитудно-импульсного модулированного сигнала 22

Выводы 35

Глава 2. РАЗРАБОТКА ВЫСОКОТОЧНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЪСНОГО МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА 36

2,1.Разработка метода сравнения с мерой переменного напряжения путем предварительного квантования по времени измеряемого сигнала и сигнала меры 36

2.2. Теоретический анализ погрешности рассогласования при измерении переменного электрического

напряжения 52

Выводы

Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНИВАНИЯ ПОГРЕШНОСТИ РАССОГЛАСОВАНИЯ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ АМІШТУДО-ИМПУЛЬСНОГО СИГНАЛА 88

3.1.Оценивание погрешности рассогласования при измерении напряжения меры амплитудно-импульсного модулированного сигнала 89

3.2.Оценивание погрешности рассогласования при поверке измерительных устройств напряжения амплитудно-импульсного модулированного сигнала 106

Выводы 132

Глава 4. ОБРАЗЦОВЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 133

4.1. Особенности построения поверочных установок для измерительных устройств напряжения амплитудно-импульсного модулированного сигнала 133

4.2.Особенности построения многозначных мер напряжения амплитудно-импульсного модулированного сигнала 166

4.3.Разработка проекта дополнений к государственной поверочной схеме по ГОСТ 8.072-82 188

Выводы 192

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 195

ЛИТЕРАТУРА 199

ПРИЛОЖЕНИЯ 2  

Введение к работе:

Создание и дальнейшее совершенствование метрологического обеспечения отраслей народного хозяйства и промышленности явля -ется важной народнохозяйственной задачей,вошедшей в основные направления Государственного плана экономического и социального развития СССР на 1981-85 годы. Важность поставленной задачи вытекает из основных целей метрологического обеспечения, которыми являются [l»2]:

- повышение качества продукции, эффективности управления производством и уровня автоматизации производственных процессов;

- обеспечение взаимозаменяемости деталей, узлов и агрегатов, создание необходимых условий для кооперирования производства и развития специализации;

- повышение эффективности научно-исследовательских и опытно-кон-структррских работ, экспериментов и испытаний;

- обеспечение достоверного учета и повышение эффективности ис -пользования материальных ценностей и энергетических ресурсов;

- повышение эффективности мероприятий по профилактике, диагностике и лечению болезней, нормированию и контролю условий труда и быта людей, охране окружающей среды; оценке и рациональному использованию природных ресурсов;

- повышение уровня автоматизации управления транспортом и безопасности его движения;

- обеспечение высокого качества и надежности связи.

В соответствии с программой работ по совершенствованию эталонной базы страны в области электрических измерений, проводится дальнейшее развитие системы эталонов и методов передачи размеров единиц электрических величин переменного тока 3,4.

В настоящее время создано метрологическое обеспечение для средств измерений (СМ) переменного электрического напряжения,техни -ческой основой которого являются:

- государственные специальные эталоны, обеспечивающие воспроизведение размера единицы переменного напряжения с наивысшей точ -ностью,и государственные поверочные схемы,устанавливающие передачу размера единицы переменного напряжения от государственного эталона образцовым и рабочим СИ в диапазоне частот от 20 до 3-Ю9 Гц;

- стандарты на термины и определения для данного вида измерения; на технические требования, методы и средства поверки.

Однако в информационно-измерительных системах наземной и космической связи, в радиолокационных и радионавигационных системах широко используют модулированные сигналы и, в частности, амплитудно-импульсный модулированный (АИМ) сигнал, причем требуется с заданной точностью измерять его максимальное значение напряжения. В качестве рабочих СИ напряжения ШМ сигнала используют электронные вольтметры подгруппы В4, измерители параметров им -пульсов подгруппы И4 и измерительные преобразователи с аналоговыми или цифровыми отсчетными устройствами, предназначенные для измерения максимального значения напряжения ШМ сигнала. Электронные вольтметры подгруппы В4 и измерители параметров импульсов подгруппы Й4 представляют собой комбинированные приборы, предназначенные для измерения постоянного напряжения, переменного напряжения сигнала синусоидальной формы, напряжения ШМ сигнала и импульсного напряжения. Периодическая поверка рассматриваемых подгрупп СИ проводится на постоянном напряжении, на переменном напряжении сигнала синусоидальной формы и на импульсном напряжении в соответствии с действующими на данный вид измерения стандартами. Стандарты или другие нормативные документы по поверке рассматри - 6 ваемых СИ в режиме ШМ сигнала в настоящее время отсутствуют и определение их основной и дополнительной погрешностей проводится на стадии разработки и испытаний в основном косвенными методами измерения в сочетании с расчетными. При уровнях измеряемого напряжения от 0,1 до 10 В максимального значения, на этапе разра -ботки определяют у рассматриваемых СИ значения частотной погрешности первичного измерительного преобразователя на сигнале синусоидальной формы в рабочем диапазоне несущих частот, а значения погрешности промежуточного измерительного преобразователя с его отсчетным устройством - на импульсном сигнале в рабочем диапазоне частот следования и длительностей модулирующего импульса. Устанавливают пределы допускаемой погрешности измерения напряжения АИМ сигнала для каждого типа СИ по результатам проведенных измерений на синусоидальном и импульсном сигналах и с учетом найденной теоретической зависимостью между ними и ММ сигналом. При уровнях напряжения свыше 5 В максимального значения, в рассматриваемых СИ применяют выносные фиксированные делители напряжения с высоким входным сопротивлением и значениями коэффициента деле -ния 1:10; 1:30; 1:100. Значения коэффициента деления таких дели -телей напряжения определяют на этапе разработки и выпуска в соответствии с методикой,принятой для электронных вольтметров переменного напряжения подгруппы ВЗ, т.е. на постоянном напряжении и на переменном напряжении частоты градуировки при наибольших допустимых уровнях напряжения, а затем на малом уровне переменного на -пряжения синусоидальной формы в рабочем диапазоне несущих частот. При уровнях напряжения от 5 до 150 В максимального значения, несущих частотах от 4 10° до 3 10° Гц, длительностях модулирующего импульса от 10 до 5 10 С и скважности не более 1 10, возможна комплектная поверка в режиме ММ сигнала путем непосредственного сличения с образцовым диодным компенсационным вольтметром

- 7 B4-II или B4-I9, технические характеристики которых приведены в табл.1.1, но ВЧ-П снят с производства в конце 70-х годов, а ВЧ-І9 промышленностью не освоен и его выпуск не планируется даже в Ш пятилетке. Следовательно, в настоящее время отсутствует в полном объеме метрологическое обеспечение разработки и выпуска СИ напряжения ШМ сигнала, в особенности при уровнях напряжения 0,1 5 В, а также отсутствуют методы оценивания в статическом и динамическом режимах погрешности рассогласования, возникакщей при измерении и поверке СИ напряжения АИМ сигнала, что часто приводит к необоснованным оценкам погрешности измерения рассматри -ваемых СИ, снижает достоверность измерения ими и сдерживает дальнейший рост повышения их точности , а это, в свою очередь, отражается на качестве и надежности работы в режиме АЙМ сигнала систем наземной и космической связи, радиолокационных и радионавигационных систем.В соответствии с Комплексной межотраслевой прог -раммой метрологического обеспечения в области электрических измерений на 1981-85 годы, основной задачей в области измерения напряжения ШМ сигнала является разработка методов и образцовых СИ, способных с наивысшей точностью обеспечить измерение и поверку рабочих СИ напряжения ШМ сигнала в диапазоне несущих частот,уровней напряжения, длительностей и частот следования. Решение этой задачи является технической основной для создания метрологического обеспечения СИ напряжения АИМ сигнала, без которого невозможна разработка промышленностью в ХП пятилетке нового электронного вольтметра повышенной точности, которым планируется заменить все выпускаемые в настоящее время рабочие СИ подгрупп ВЧ и И4. Решение этой общей задачи, с учетом прогноза развития рабочих СИ напряжения ШМ сигнала на Ш пятилетку, приведенным в табл. 1.2, складывается из решений следующих частных задач: - разработки и исследования метода, обеспечивающего с наивысшей

- точностью измерение максимального значения напряжения ШШ сигнала в диапазоне несущих частот от 100 кГц до 1000 МГц при значениях напряжения 0,01-10 В, длительностях модулирующего импульса от 50 не до 50 мс и частоте следования от 20 Гц до I МГц;

- разработки методов оценивания в статическом и динамическом режимах погрешности рассогласования, возникающей при измерении и поверке СИ напряжения ММ сигнала;

- разработки структур построения образцовых СИ напряжения ШМ сигнала;

- разработки и экспериментального исследования образцовых СИ напряжения ШМ сигнала.

Целью данной диссертационной работы является разработка и исследование методов и образцовых СИ напряжения ІШ сигнала в диапазоне несущих частот от 100 кГц до 1000 МГц, необходимых для решения важной народнохозяйственной задачи метрологического обеспечения данного вида измерения в соответствии с Комплексной программой метрологического обеспечения в области электрических измерений на 1981-85 годы.

В соответствии с целью работы выбрана структура построения диссертации.

В первой главе проведена систематизация и анализ точных методов и средств измерений напряжения ШМ сигнала в диапазоне несущих частот от 100 кГц до 1000 МГц, позволившие для измерения максимального значения напряжения ШМ сигнала выбрать метод срав выполцение нения с мерой переменного напряжения, так как он обеспечивает большинства технических требований, за исключением погрешности измерения; поэтому показано, что требуется его разработка в части исключения систематической погрешности, вызванной изменением коэффициента преобразования первичного преобразователя измери - 9 тельного прибора сравнения при переходе от ШМ сигнала к сигналу синусоидальной формы.

Во второй главе проведена разработка метода сравнения с мерой переменного напряжения для измерения максимального значения напряжения ШМ сигнала,в котором, для исключения систематической погрешности первичного преобразователя измерительного прибора сравнения, предложено производить предварительное квантование по времени ШМ сигнала и сигнала меры, а затем сравнивать максимальное значение напряжения сигнала выборки, взятой из измеряемого ШЖ сигнала, с максимальным значением напряжения сигнала выборки, взятой из сигнала меры переменного напряжения; помимо этого, проведен теоретический анализ погрешности рассогласования, возникающей при передаче размера единицы переменного напряжения, а получе ченные аналитические выражения позволяют получить ее оценки либо путем определения поправок, либо в виде пределов допускаемых относительных погрешностей.

В третьей главе проведена разработка методов оценивания в статическом и динамическом режимах погрешности рассогласования при измерении и поверке СИ напряжения ШМ сигнала, получены аналитические выражения, позволяющие получить ее оценку либо путем определения поправок, либо в виде пределов допускаемых относи -тельных погрешностей.

В четвертой главе приведены особенности разработанных образцовых СИ на основе предложенных структур их построения, а также результаты их экспериментальных исследований и разработан проект дополнений к государственной по верочной схеме по ГОСТ 8.072-82. 

Научная новизна полученных результатов заключается в том, что:

- систематизированы методы измерения и структуры построения СИ напряжения ЖМ сигнала;

- разработан метод, обеспечивающий наивысшую точность измерения максимального значения напряжения ШМ сигнала;

- получены аналитические выражения, позволяющие производить оцен ку погрешности рассогласования при измерении и передаче размера единицы переменного напряжения;

- разработаны методы оценивания погрешности рассогласования в статическом и динамическом режимах измерения и поверки СИ напряжения ШМ сигнала, позволяющие, с помощью полученных аналитических выражений для всех встречащихся на практике случаев измерений, учитывать ее путем введения поправок либо определять ее оценки в виде пределов допускаемых относительных погрешностей;

- предложены новые структуры построения образцовых СИ напряжения в диапазоне частот 100 кГц 1000 МГц; приборов

- разработаны методики метрологической аттестации в качестве образцовых СИ напряжения ШМ сигнала в диапазоне частот 100 кГцт-r 1000 МГц;

- разработан проект дополнений к государственной поверочной схеме по ГОСТ 8.072-82, в котором обеспечивается связь размера единицы напряжения ШМ сигнала с размером единицы переменного напряжения, воспроизводимых ГСЭ,и его передача рабочим СИ практически без потери точности.

Практическая значимость заключается в том, что: I. Разработан, исследован и внедрен в метрологическую практику комплекс СИ напряжения ШМ сигнала, аттестованных в качестве образцовых, и включающий в себя:

- установки УПВ-50-І и УГВ-І00-ІА, предназначенные для поверки из мерительных преобразователей и электронных вольтметров ММ сиг 5 8 нала в диапазоне несущих частот от 10й до 10й Гц, длительностях 7 —4 модулирующего импульса от 5 10"" до 5 10 с, частоте следова - II ния от 4 10і до І ІО5 Гц, значениях напряжения от І0 "1 до 10 В и с пределами допускаемых относительных погрешностей±(2тП)1(Г?

- установки ЩВ-ИМ, предназначенные для воспроизведения макси мального значения напряжения АИМ сигнала и поверки СИ напряжения ШМ сигнала, работающих в согласованных трактах, в диапа зоне несущих частот от 3 I0U до П 1(г Гц, длительностях моду 7 Ъ лирущего импульса от 5 10 до 2 10 с, частоте следования от 2»1(г до 1 10 Гц, значениях напряжения от 2» КГ1 до 5 В и с пределами допускаемых относительных погрешностей! ІтІ,5)10"f которые работают совместно с системой ПК "Метролог2", обеспечивающей получение прямого отсчета и обработку результатов наблюдений.

2. Разработаны и внедрены в метрологическую практику методы оценивания погрешности рассогласования в статическом и динамическом режимах измерения и поверки СИ переменного напряжения и напряжения МП сигнала.

3. Разработан проект дополнений к государственной поверочной схеме по ГОСТ 8.072-82, в котором обеспечивается связь размера единицы напряжения ММ сигнала с размером единицы переменного напряжения, воспроизводимым ГСЭ,и его передача рабочим СИ практически без потери точности.

Результаты работ , выполненных- под научным руководством и при непосредственном участии автора, внедрены на шести предприятиях, в том числе и в НПО "ВЕШИМ шл.Д.И.Менделеева". Согласно актам состоявшегося внедрения суммарный годовой экономический эффект составляет 105 тыс.руб.

Основные положения диссертации и отдельные ее результаты доложены и обсуждены:

- на научно-техническом семинаре "Метрология в радиоэлектронике", г.Москва, 1970 г.;

- на ХХХШ, ХХХУ, ХХШ, ХХХУП, ХХХУШ областных научно-технических конференциях по узловым проблемам радиотехники, электроники и связи, г.Ленинград, 1978, 1980, 1981, 1982, 1983 г.г.;

- на Всесоюзном совещании "Точные измерения энергетических величин", г.Ленинград, 1982 г.;

- на научно-технических семинарах НПО "ЕНИИМ им.Д.И.Менделеева?

По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, включая 4 авторских свидетельства; в том числе 6 печатных работ и 3 авторских свидетельства без соавторов.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Метод измерения максимального значения напряжения ММ сигнала, основанный на сравнении с мерой переменного напряжения путем предварительного квантования по времени измеряемого АИМ сигнала и сигнала меры.

2. Методы оценивания погрешности рассогласования в статическом и динамическом режимах измерения и поверки СИ переменного напряжения и напряжения АИМ сигнала.

3. Новые структуры построения образцовых СИ напряжения ШМ. сигнала в диапазоне частот 100 кГц 1000 МГц.  

Подобные работы
Савелькаев Сергей Викторович
Разработка и исследование методов и прецизионных средств измерения S-параметров активных СВЧ-цепей
Голубев Сергей Сергеевич
Разработка и исследование методов и средств метрологического обслуживания сканирующих зондовых микроскопов
Колобова Анна Викторовна
Исследование и разработка методов метрологического контроля промышленно выпускаемых стандартных образцов состава газовых смесей
Юрин Александр Игоревич
Исследование метрологических характеристик и разработка методов автоматической коррекции погрешностей механических резонаторных преобразователей
Черепанов Виктор Яковлевич
Методы и средства метрологического обеспечения измерений параметров теплообмена и теплоносителей
Еняков Александр Михайлович
Разработка методов и средств метрологического обеспечения гидроакустических измерений в диапазоне частот от 0,5 до 15 МГц
Филимонов Василий Валерьевич
Разработка методов и средств повышения точности частотно-цифровых измерительных устройств на принципах автоматизации процессов измерений
Степанов Олег Сергеевич
Разработка и исследование научно-технических основ метрологического обеспечения производства и эксплуатации счетчиков воды
Лысенко Валерий Григорьевич
Разработка и исследование системы обеспечения единства координатных измерений геометрических параметров обработанных поверхностей
Садковская Ирина Владимировна
Разработка и исследование лазерного интерференционного жидкостного манометра высшей точности с целью повышения уровня обеспечения единства измерений низкого абсолютного давления

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net