测量类.docx
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测量类
题目1LC测试仪
一、任务
设计并制作一个LC测试仪,能够测量电容的容量和电感的电感量。
二、要求
1.基本要求:
测量范围达到如下要求:
⑴电感测量范围:
0.1μH--------1H;
⑵小电容测量范围:
1pF-------2.2μF(非电解电容);
⑶电解电容测量范围:
0.5μF--12000μF(电解电容、非电解电容均可)。
2.发挥部分
⑴尽可能提高参数测量范围;
⑵其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。
50
完成第
(1)项
15
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
20
发挥部分
完成第
(1)项
30
其它
20
四、说明
方案参考:
1电容、电感测量原理:
电路是一个由LM393(U3A)组成的LC振荡器。
由单片机测量LC震荡回路的频率F1,然后控制继电器K2将标准电容C2与C1并联,测出振荡器频率F2,再用下列式子计算出电容C1电感L1的值。
这里电容器C2的容量的精确程度,基本上决定了整个测量过程的精度。
应该选用稳定性好精度高的电容器,建议选用1800pF的云母电容器。
上述过程可称作为一个校准过程,由MCU控制每次开机时自动完成。
开机后延时1500ms,测量由U1A、L1、C1组成振荡器频率F1;K2吸合,C2接入延时1500ms,测量振荡器频率F2,K2断开。
MCU计算C1、L1完成后按S1进入电容Cx的测量状态。
电容Cx、电感Lx的值,分别用下列式子计算:
2.电解电容测量原理:
电解电容的测量是基于对RC电路的时间常数的计算,由脉冲电路原理可知,电容的充电速度与R和C的大小有关,R与C的乘积越大,过渡时间就越长。
这个RC的乘积就叫做RC电路的时间常数τ,即τ=R∙C。
若R的单位用欧姆,C的单位用法拉,则τ的单位为秒。
图示曲线可以得到充电过程的一般规律:
Uc是按指数规律上升的,Uc开始变化较快,以后逐渐减慢,并缓慢地趋近其最终值,当t=τ时,Uc=0.632E;可以利用MCU测量Uc=0到0.632E这段时间,用下列式子计算计算被测电容值:
图中的R13、R9(R10)与adc0等组成漏电流测量电路。
题目2低频相位测试仪
一、任务
设计并制作一个低频相位测量系统,包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分,示意图如下:
二、要求
1、基本要求
(1)设计并制作一个相位测量仪(参见图1)
a.频率范围:
20Hz~20kHz。
b.相位测量仪的输入阻抗≥100k
。
c.允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V~5V范围内变化。
d.相位测量绝对误差≤2°。
e.具有频率测量及数字显示功能。
f.相位差数字显示:
相位读数为0o~359.9o,分辨力为0.1°。
(2)参考图2制作一个移相网络
a.输入信号频率:
100Hz、1kHz、10kHz。
b.连续相移范围:
-45°~+45°。
c.A'、B'输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V~5V范围内变化。
2.发挥部分
(1)设计并制作一个数字式移相信号发生器(图3),用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号,要求:
a.频率范围:
20Hz~20kHz,频率步进为20Hz,输出频率可预置。
b.A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V~5V范围内变化。
c.相位差范围为0~359°,相位差步进为1°,相位差值可预置。
d.数字显示预置的频率、相位差值。
(2)在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下,扩展相位测量仪输入正弦电压峰-峰值至0.3V~5V范围。
(3)用数字移相信号发生器校验相位测量仪,自选几个频点、相位差值和不同幅度进行校验。
(4)其它。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
22
完成第
(2)项
6
完成第(3)项
12
其它
10
四、说明
1、移相网络的器件和元件参数自行选择,也可以自行设计不同于图2的移相网络。
2、基本要求
(2)项中,当输入信号频率不同时,允许切换移相网络中的元件。
3、相位测量仪和数字移相信号发生器互相独立,不允许共用控制与显示电路。
题目3数字式工频有效值多用表
一、题目
数字式工频有效值多用表
二、任务
设计并制作一个能同时对一路工频交流电(频率波动范围为50±1Hz、有失真的正弦波)的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。
参见附图。
三、要求
1.基本要求
(1)测量功能及量程范围
a、交流电压:
0~500V;
c、有功功率:
0~25kW;
d、无功功率:
0~25kvar;
e、功率因数(有功功率/视在功率):
0~1。
为便于本试题的设计与制作,设定待测0~500V的交流电压、0~50A的交流电流均已经相应的变换器转换为0~5V的交流电压。
(2)准确度
a、显示为位(0.000~4.999),有过量程指示;
b、交流电压和交流电流:
±(0.8%读数+5个字),例:
当被测电压为300V时,读数误差应小于±(0.8%×300V+0.5V)=±2.9V;
c、有功功率和无功功率:
±(1.5%读数+8个字);
d、功率因数:
±0.01。
(3)功能选择:
用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示。
2.发挥部分
(1)用按键选择电压基波及总谐波的有效值测量与显示。
(2)具有量程自动转换功能,当变换器输出的电压值小于0.5V时,能自动提高分辨力达0.01V。
(3)用按键控制实现交流电压、交流电流、有功功率、无功功率在测试过程中的最大值、最小值测量。
(4)其它(例如扩展功能,提高性能)。
四、评分意见
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第一项
14
完成第二项
14
完成第三项
10
完成第四项
12
五、说明
1.调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号;再经移相输出代表同一路的电流信号。
2.检查交流电压、交流电流有效值测量功能时,可采用函数发生器输出的对称方波信号。
电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号,测试结果应与理论值进行比较分析。
题目4手写板
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- 关 键 词:
- 测量