Metrologia II

Własności dynamiczne przetworników
pierwszego rzędu

Jakub Rączy

Krzysztof Sarzyński

Paweł Dzierga

Robert Rybarz

Gr. 3B

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie własności dynamicznych przetworników pierwszego rzędu, czyli układu prądowego RC, który jest odpowiednikiem tego typu przetwornika, w funkcji czasu i częstotliwości oraz wyznaczenie podstawowych parametrów tych przetworników na drodze pomiarowej.

1. Schemat stanowiska pomiarowego:

1. Transmitancja układu:

-Wyprowadzenie transmitancji układu RC:

gdzie:

K = 1 - czułość przetwornika

T = - stała czasowa Dla układu :

T_teor = R₂ • C₂ = 5, 6  • 10⁻⁶s

Po podstawieniu obliczonych zależności otrzymamy postać transmitancji:

1. Charakterystyka :
   a) Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa
   - teoretyczna, przedstawiona za pomocą transmitancji widmowej:

=>

b) Charakterystyka fazowo-częstotliwościowa

- teoretyczna (za pomocą transmitancji widmowej)

Dane pomiarowe:

Wykresy:

Wykres 1. Charakterystyka amplitudowo-fazowa.

Na powyższym wykresie (wykres 1) znajduje się zestawienie wykresów teoretycznego (kolor niebieski) i doświadczalnego( czerwony(krzywa teoretyczna pokryła się z krzywa doświadczalna)) i powstałego na podstawie punktów pomiarowych (oznaczony zielonymi krzyżykami).

Wykres 2. Charakterystyka fazowo-czestotliwościowa.

Na powyższym wykresie (wykres 2) znajduje się charakterystyka fazowo-częstotliwościowa teoretyczna(kolor niebieski) doświadczalna (czerwony) i na podstawie pomiarów (krzyżyk zielony).

W logarytmicznej charakterystyce fazowo-częstotliwościowej krzywa na wykresie ukształtowana na podstawie pomiarów odpowiada wykresowi teoretycznemu. Nasz wykres ma charakterystyczne cechy wykresów tej charakterystyki:

przydążącej do wartość przesunięcia fazowego dąży do

dla małej wartości przesunięcie fazowe jest niewielkie.

1. Wnioski

Celem ćwiczenia było dokonanie pomiaru parametrów dynamicznych przetworników pierwszego rzędu. Układem pomiarowym był układ RC. Stałą czasową „T” obliczano analitycznie na podstawie wzoru. Stała czasowa była także odczytywana z ekranu oscyloskopu. Dla danej pojemności C zmieniając oporność R sygnał wyjściowy odpowiadał tym później, im oporność była większa. Dla danej oporności R zwiększając pojemność C zwiększało się tłumienie i odpowiedź ustalała się szybciej. Przetwornik I rzędu w swojej budowie zawiera element rozpraszający energie, którym był rezystor oraz element gromadzący energie - kondensator. Na podstawie pomiarów można stwierdzić, że sygnał wyjściowy jest zniekształcony w porównaniu do sygnału podanego na wejście. Laboratorium wykazało, że zjawiska dynamiczne zachodzące w przetwornikach pomiarowych są przyczyną dodatkowych błędów, tzw. błędów dynamicznych. Co należy uwzględnić podczas jego doboru i wymagań dotyczących dokładności pomiarowej.