Politechnika Rzeszowska

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium

Grupa

Data

Nr ćwiczenia

Pomiary oscyloskopowe

Oscilloscope measurements

8

Student


…………………………… Zaliczenie

I. Cel

ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania, obsługi i podstawowych zastosowań pomiarowych
oscyloskopu analogowego.

II. Zagadnienia.

1.

Budowa, zasada działania i obsługa oscyloskopu analogowego.

2.

Zasada pomiaru parametrów napięciowych i czasowych przebiegu okresowego.

III. Literatura.

1.

Chwaleba A.: Metrologia elektryczna, Warszawa: WNT, 2010.

2. Tumański S.: Technika pomiarowa, Warszawa: WNT, 2007.
3. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne, Warszawa: WSiP, 1997.
4.

Rydzewski J.: Pomiary oscyloskopowe, Warszawa: WNT, 1995.

IV. Efekty

kształcenia.

Po

zakończeniu ćwiczenia 8 student:

- definiuje menzurand
- szkicuje schemat układu pomiarowego
- przygotowuje oscyloskop analogowy do pracy
- nastawia napięcie o zadanych parametrach napięciowych i czasowych
- odczytuje wskazania oscyloskopu
- wyznacza parametry napięciowe i czasowe sygnału
- wyznacza granice błędu przyrządu pomiarowego
- oblicza impedancję wejściową oscyloskopu
- oblicza błąd metody pomiarowej
- zapisuje i interpretuje wynik pomiaru
- wykonuje proste obliczenia w notacji inżynierskiej

Wyniki, których wartości liczbowe należy zapisać z trzema cyframi znaczącymi a następnie

zaokrąglić do jednej lub do dwóch cyfr znaczących, oznaczone są w sprawozdaniach gwiazdką (*).

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium. ET-DI-2, r. ak. 2014/15

ćw. 8 / str. 2

V. Program

ćwiczenia.

1. Zadanie

pomiarowe.

Do

wejścia oscyloskopu podłączyć przewód ekranowany koncentryczny (koaksialny – COAXial)

zakończony obustronnie wtykami BNC. Następnie podłączyć generator funkcyjny.

Nastawić

na generatorze symetryczny sygnał trójkątny o wartościach: skuteczna składowej

przemiennej napięcia ok. 1 V, składowa stała napięcia ok. +2 V, częstotliwość ok. 400 kHz.

Poznać

wartość szczytową (amplitudę) U

max

w stanie jałowym pracy generatora (Z

obc

=

∞),

pozyskując informację o przedmiocie poznania za pomocą oscyloskopu – metodą bezpośrednią.

2.

Nastawienie wymaganych parametrów napięcia z generatora.

Napięcie:

=

U

⇒

=

ss

U

Dla

=

y

C

=

y

l

=

DC

U

⇒

( )

=

t

u

∆

Dla

=

y

C

=

y

l

Okres:

=

=

f

T

1

Dla

=

x

C

=

x

l

3.

Wyniki pomiarów i obliczeń.

MENZURAND

Przedmiotem poznania jest

Model matematyczny wyniku pomiaru

:

met

instr

wsk

AB

max

∆

∆

−

−

=

=

U

U

U

Schemat układu i wygląd ekranu oscyloskopu przygotowanego do pomiaru parametrów sygnału.

Rys. 1a. Schemat układu pomiarowego (zaznaczyć: co widzę, co mierzę, co chcę poznać).

Rys. 1b. Przebieg napięcia na ekranie oscyloskopu – z uwzględnieniem poziomu U = 0.

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium. ET-DI-2, r. ak. 2014/15

ćw. 8 / str. 3

WSKAZANIE

Współczynnik (stała) odchylania pionowego:

=

y

C

Długość odcinka proporcjonalnego do

ss

U :

=

y

l

Wartość międzyszczytowa napięcia:

=

⋅

=

y

y

ss

C

l

U

Wskazana wartość szczytowa

:

=

=

ss

wsk

U

U

2

1

C Z Y T O , C O Z O B A C Z Y Ł E M J E S T D O K Ł A D N I E T Y M , C O M I E R Z Y Ł E M ?

NIEPEWNOŚĆ POMIARU

Błąd instrumentalny pomiaru:

m

wsk

instr

U

U

−

=

∆

Deklaracja dokładności oscyloskopu (w osi Y):

=

Y

m

* Wartości MDB pomiaru amplitudy:

=

⋅

±

=

wsk

Y

U

m

MPE

100

Przedział wartości błędu instrumentalnego:

∈

+

−

∈

instr

instr

;

∆

∆

MPE

MPE

Przedział mierzonej wartości szczytowej

:

∈

+

−

∈

m

wsk

wsk

m

;

U

MPE

U

MPE

U

U

–

wynik pomiaru

.

* Względna niepewność pomiaru:

=

±

=

⋅

=

Y

wsk

rel

100

m

U

MPE

MPE

C Z Y T O , C O Z M I E R Z Y Ł E M J E S T T Y M , C O C H C I A Ł E M P O Z N A Ć ?

BŁĄD METODY POMIAROWEJ

Błąd metody pomiaru napięcia:

max

U

U

−

=

m

met

∆

Impedancja wewnętrzna źródła napięcia:

=

źr

Z

Rezystancja i pojemność wejściowa oscyloskopu oraz przewodu:

=

V

R

=

V

C

=

w

C

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium. ET-DI-2, r. ak. 2014/15

ćw. 8 / str. 4

Impedancja wejściowa oscyloskopu:

( )

(

)

(

)

=

+

+

⋅

⋅

⋅

⋅

=

=

1

π

2

2

w

V

V

V

V

V

V

C

C

R

f

R

X

||

R

f

Z

Błąd metody pomiarowej

:

=

−

=

wsk

V

źr

met

U

Z

Z

∆

Wartość poprawki metody:

=

−

=

met

met

∆

p

SKORYGOWANY WYNIK POMIARU

Skorygowany wynik pomiaru

:

∈

+

=

max

met

m

max

U

p

U

U

Interpretacja metrologiczna wyniku pomiaru

: Przedział wartości

〈 ; 〉 ......

obejmuje na pewno punkt U

max

, będący prawdziwą wartością zdefiniowanego menzurandu.

Naszkicować sytuację pomiarową, uwzględniając U

wsk

, U

m

, U

max

.

* Względna niepewność pomiaru:

=

⋅

+

−

±

=

⋅

±

=

100

100

d

g

d

g

śr

gr

gr

U

U

U

U

U

∆

δ

* Względna poprawność pomiaru:

=

⋅

+

⋅

=

⋅

=

100

2

100

d

g

met

śr

met

met

U

U

U

∆

∆

δ

..... , .....

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium. ET-DI-2, r. ak. 2014/15

ćw. 8 / str. 5

Zadanie dodatkowe

Oszacować

wartość napięcia stałego U na rezystancji R

3

w stanie jałowym (R

obc

=

∞), pozyskując

informację o przedmiocie poznania za pomocą oscyloskopu analogowego – metodą bezpośrednią.
Wykorzystać dwukanałowy tryb pracy (MODE: DUAL).

Wskazywana wartość napięcia:

≈

⋅

=

y

y

wsk

C

l

U

Impedancja wejściowa oscyloskopu:

=

V

Z

Impedancja wewnętrzna źródła napięcia:

=

źr

Z

Skorygowany wynik oszacowania

:

≈

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

=

wsk

V

źr

1

U

Z

Z

U

„Rozdzielczość” pomiaru:

≈

⋅

=

y

min

C

l

RES

Czy jest sens korygowania wskazywanej wartości napięcia?