Temat wiczenia: Pomiary czstotliwoci i przesunicia fazowego sygnaów okresowych
I. Cel wiczenia:
Poznanie podstawowych metod pomiaru czstotliwoci i fazy sygnaów przy uyciu typowej aparatury pomiarowej.
II. Wykaz urzdze i przyrzdów uytych przy wykonywaniu wiczenia:
Oscyloskop DT6620
Czstociomierz C 570
Zakres 0-50 kHz
Dokadno ±1 cyfra na ostatniej pozycji, ± dokadno wzorca
Czstotliwo wewntrznego generatora wzorcowego: 10 MHz
Niestabilno czstotliwoci: ± 2,5 • 10-6
Zakres napicia wejciowego: 0,3V - 10V
Czstociomierz analogowy LC-1
klasa 0,2
zastosowany ukad ustroju: magnetoelektryczny
Czstociomierz cyfrowy PFL-30
Zakres mierzonych czstotliwoci: 10 Hz-25 MHz
Dokadno pomiaru: ±1 cyfra na ostatniej pozycji, ± dokadno wzorca
Dokadno wzorca: 10-5
Czstotliwo wewntrznego wzorca: 5 MHz.
Generator PW-13
zakres generowanych czstotliwoci: 1 Hz - 999,9 kHz
napicie wyjciowe: 0V - 10V
Przebieg wiczenia
Pomiar czstotliwoci pochodzcych z generatora PW-13
a) miernikiem cyfrowym C570 metod bezporedni (czas otwarcia bramki Tn = 1 s)
fwz [Hz] |
fb [Hz] |
fb [Hz] |
fb [%] |
fb ± fb [Hz] |
20 |
21 |
1,000053 |
4,762157 |
21 ± 1,1 |
500 |
502 |
1,001255 |
0,199456 |
502 ± 1,1 |
1000 |
999 |
1,002498 |
0,100353 |
999 ± 1,1 |
10000 |
9974 |
1,024935 |
0,010279 |
9974 ± 1,1 |
200000 |
199863 |
1,499658 |
0,000753 |
199863 ± 1,5 |
f = f • fp + a digit
f
f = fp + —— • 100%
f
Przykadowe obliczenia:
f = 21 • 0,0000025 + 1 = 1,000053 [Hz]
f = 0,0000025 + (1,000053 / 21) • 100 % = 4,762157
miernikiem PFL-30 metod bezporedni (czas otwarcia bramki Tn = 10 s)
fwz [Hz] |
fb [Hz] |
fb [Hz] |
fb [%] |
fb ± fb [Hz] |
20 |
20,1 |
1,000201 |
4,976134 |
20 ± 1,1 |
500 |
502,1 |
1,005021 |
0,200174 |
502 ± 1,1 |
1000 |
1003,8 |
1,010038 |
0,100631 |
1004 ± 1,1 |
10000 |
10028 |
1,10028 |
0,010982 |
10028 ± 1,2 |
200000 |
199870 |
2,9987 |
0,00151 |
199870 ± 3 |
W tym podpunkcie obliczenia przebiegaj wedug tych samych wzorów co w podpunkcie b).
Pomiar czstotliwoci za pomoc oscyloskopu DT6620
fwz [Hz] |
[dz] |
Time/Div |
Tb |
fb [Hz] |
20 |
11,6 |
5 [ms/dz] |
58 [ms] |
17,24 |
500 |
11,2 |
0,2 [ms/dz] |
2,24 [ms] |
446,43 |
1000 |
11,2 |
0,1 [ms/dz] |
1,12 [ms] |
892,86 |
10000 |
5,2 |
20 [s/dz] |
104 [s] |
9615,38 |
200000 |
5,1 |
1 [s/dz] |
5,1 [s] |
196078,43 |
Time 1
Tb = • ——— fb = —
Div Tb
Przykadowe obliczenia (dla fwz = 20 Hz):
Tb = 11,6 • 5 = 58 [ms] fb = 1 / 0,058 " 17,24 [Hz]
IV. Wnioski
Do mierzenia czstotliwoci mona wykorzysta róne przyrzdy i metody. Na pocztku wykonywanego wiczenia sprawdzalimy dokadnoci dwóch metod pomiaru czstotliwoci: bezporedniej i poredniej. Z wykonanych przez nas pomiarów wynika, e dla mniejszych czstotliwoci dokadniejsza jest metoda porednia, a dla wikszych czstotliwoci metoda bezporednia. Przy wyborze metody sugerujemy si wartoci czstotliwoci granicznej wyliczanej ze wzoru:
fg ="(fn / Tn )
Poniej teje czstotliwoci dokadniejsza jest metoda porednia, a powyej bezporednia. Zasada ta zostaa potwierdzona w punkcie 1a) tego wiczenia. Wynika ona z zasady dziaania miernika. W metodzie bezporedniej sygna sinusoidalny zamieniany jest na cig impulsów zliczanych w czasie otwarcia bramki Tn zalenej od czstotliwoci generatora i dzielnika. Tym samym przy wikszej czstotliwoci badanej, liczba zliczonych impulsów jest wiksza, a bd mniejszy. Przy zastosowaniu metody poredniej czas otwarcia bramki zaley od badanej czstotliwoci, a wic dla maych czstotliwoci wydua si czas otwarcia bramki, tym samym zwiksza si liczb zliczonych impulsów.Do pomiaru czstotliwoci wykorzystywany jest równie oscyloskop. Pomiary czstotliwoci za pomoc oscyloskopu metod poredni wykazay jej du niedokadno. Dokadniejsza jest metoda krzywych Lissajous. Wymaga ona jednak dodatkowego generatora o stosunkowo duej dokadnoci. Metoda ta moe by stosowana do sprawdzania dokadnoci generatora.