5f


Wydział Elektryczny Politechniki Szczecińskiej

Elektronika i Telekomunikacja

Oscyloskop jako przyrząd pomiarowy

Oscyloskop jest elektronicznym przyrządem umożliwiającym wyświetlanie wykresu dwu lub większej liczby współbieżnych w czasie przebiegów elektrycznych. Najczęściej oscyloskop używany jest do przedstawiania wartości sygnałów na osi pionowej w zależności od czasu podawanego na osi poziomej. Na lampie oscyloskopowej zamontowana jest podziałka, która w przybliżeniu wyskalowana jest w centymetrach. Z podziałki tej odczytujemy wartości przez nas mierzone. Błędy jakie występują przy pomiarze wartości to błędy odczytu z podziałki, oraz błędy wynikające z własności przyrządu (uchyb liniowości wzmacniaczy odchylania, uchyb liniowości generatora podstawy czasu, uchyb kalibracji). W typowym oscyloskopie laboratoryjnym dla obrazu przebiegu o wysokości 5 cm przyjmuje się uchyb maksymalny, składający się z:

- uchybu paralaksy: od 0 do -2%,

- uchybu odczytu wysokości: (±0,5 mm/50 mm) * 100% = ±1%,

- uchybu kalibratora napięcia ±2%,

- uchybu tłumika ±2%, co razem daje uchyb od -7% do +5%.

Aby w pomiarze oscyloskopem wartości miały jak najmniejszy błąd pomiaru, obraz mierzonego przebiegu powinien zająć maksymalną wysokość ekranu; z pomiaru należy wyeliminować grubość linii, oraz stale odczytując wartości odchylania w kierunku pionowym przy tej samej krawędzi linii obrazu; oscyloskop powinien być wykalibrowany; napięcie sieci zasilającej i pokrętła mające wpływ na pomiary powinny być ustawione zgodnie z instrukcją obsługi; sonda powinna być prawidłowo skompensowana, jak również należy pamiętać o wpływie szerokości pasma przenoszenia wzmacniacza na dokładność pomiaru przebiegów o różnych częstotliwościach.

Przy pomiarze kąta przesunięcia fazowego, oraz stosunku częstotliwości wykorzystuje się metodę figur Lissajous. Figury Lissajous stosuje się w pomiarach oscyloskopowych głównie w pomiarach różnic kąta fazowego i pomiarach stosunku częstotliwości. Popularną metodą pomiaru kąta fazowego jest pomiar parametrów figury uzyskanej na ekranie, gdy do obu par płytek odchylania pionowego i poziomego doprowadzimy napięcia sinusoidalne. Jeżeli stosunek częstotliwości f1 i f2 obu sygnałów jest równy stosunkowi liczb całkowitych m:n, to na ekranie oscyloskopu otrzymuje się złożoną figurę nieruchomą, zwaną figurą Lissajous. Na podstawie kształtu tych figur możemy określić stosunek częstotliwości obu sygnałów i początkową różnicę faz. Z pomiaru parametrów elipsy uzyskanej dla dwu przebiegów sinusoidalnych o tej samej częstotliwości możemy obliczyć kąt przesunięci fazowego.

0x01 graphic

0x08 graphic
Przy pomiarze częstotliwości, jeżeli stosunek obu częstotliwości jest równy stosunkowi dwu liczb całkowitych, to otrzymuje się na ekranie krzywą zamkniętą, jeżeli dodatkowo kąt przesunięcia fazowego między nimi jest stały w czasie to otrzymamy obraz nieruchomy. Stosunek obu częstotliwości oblicza się ze stosunku liczby przecięć prostej pionowej z obrazem do liczby takich przecięć prostej poziomej. Obie proste powinny być tak przeprowadzone, aby nie były styczne i nie przechodziły przez punkty węzłowe obrazu. Stosunek obu częstotliwości oblicza się ze wzoru

0x01 graphic

gdzie: Px - liczba przecięć figury z prostą poziomą;

Py - liczba przecięć figury z prostą pionową.

Wykaz przyrządów wykorzystanych w ćwiczeniu:

Oscyloskopy:

Generatory funkcyjne:

Wyznaczanie niepewności odczytu w pomiarze napięcia międzyszczytowego oscyloskopem:

Niepewność bezwzględna odczytu

< lx > - grubość linii;

Niepewność względna odczytu:

0x01 graphic

Niepewność bezwzględna pomiaru napięcia:

0x01 graphic

Tabela pomiarów i obliczeń:

Pomiar amplitudy:

Typ oscyloskopu

Współcz. kalibracji

Bezwzględnaniepewność odczytu

Odległość między-szczytowa napięcia

Niepewność względna odczytu

Wartość napięcia

Między-szczyt.

Wartość napięcia szczyt.

Niepewność bezwzgl. pomiaru napięcia

Wynik wraz z niepewnością

Symbol

Cy

<lx>

lx

<δlx>

Uxm

Ux

<Ux>

OS-301

5 V/dz

0,3 dz

8,3 dz

≈3,6%

41,5 V

20,8 V

1,5 V

(20,8 ± 1,5) V

OS-351

2 V/cm

0,05 cm

5,00 cm

≈1,0%

10,0 V

5,0 V

0,1 V

(5,0 ± 0,1) V

OS-351

2 V/cm

0,1 cm

4,8 cm

≈2,1%

9,6 V

4,8 V

0,2 V

(4,8 ± 0,2) V

Pomiar częstotliwości:

Typ oscyloskopu

Podstawa

Czasu

Długość

Okresu

Niepewność względna odczytu

Wartość

Okresu

Częstotli-

Wość

Wartość

Błędu

Wynik wraz z niepewnością

Symbol

u/cm

Tx

<δTx>

s

KHz

Hz

OS-351

20us/cm

4,65 cm

≈3%

0,000093

10,752

322

(10752 ± 322)Hz

OS-351

20us/cm

3,82 cm

≈3%

0,0000764

13,089

393

(13089 ± 393) Hz

Wnioski:

W pomiarach zauważyliśmy, że przy bardzo wysokich częstotliwościach, sygnał wejściowy był deformowany przez układ wejściowy oscyloskopu. Z przebiegu łatwo się było domyślić, że jest to układ o właściwościach filtru górnoprzepustowego. Efekt był wyraźnie widoczny przy obserwowaniu przebiegu prostokątnego, ów który zbliżał się wyglądem do sinusoidy.

Nasz zespół chciał wyliczyć kąt przesunięcia fazowego dwóch częstotliwości, jednak metoda figur Lissajous nam tego nie umożliwiła. Przyczyną były ciągłe oscylacje figur, spowodowane niestabilnością generowanej częstotliwości, jak również oprzyrządowaniem (lekkie trącenie kabla zakłócało przebieg).

Przy pomiarze częstotliwości stwierdziliśmy, że ów pomiar odczytywany i obliczenia nie są zadowalające dla dużych częstotliwości(stopa błędu sięga 3%). Jeżeli chcielibyśmy np. pomierzyć nośną generowaną przez dowolny układ radionadajnika (rzędu Mhz), odczyt musiałby być w miarę dokładny, aby stwierdzić czy generowana częstotliwość nie dryfuje. Jak widzimy do tego celu lepiej jest używać częstościomierzy, a dobrze jest wiedzieć, że oscyloskop poza wyświetlaniem przebiegu badanego ma też inne możliwości, między innymi właśnie takie.

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
UKŁADY ENERGOELEKTRONICZNE W GRZEJNICTWIE 5F SZER
5F Algorytmy new
5f
Materiałoznawstwo i Techniki Wytwarzania, Sprawozdanie 5F
rys 5E 5F
zadania 5f
Materiałoznawstwo i Techniki Wytwarzania Sprawozdanie 5F
Materiałoznawstwo i Techniki Wytwarzania Sprawozdanie 5F
5F
UKŁADY ENERGOELEKTRONICZNE W GRZEJNICTWIE 5F SZER
5F Algorytmy new
5f Podsumowanie Zbrojenia Słupów
Materiałoznawstwo i Techniki Wytwarzania Sprawozdanie 5F
WPT 5F
akumulator do peugeot partner combispace 5f 11 14 18
akumulator do peugeot partner combispace 5f 19 d
5f rozwiazania

więcej podobnych podstron