Sprawozdanie do ćwiczenia nr 6

Pomiary wielkości elektrycznych za pomocą oscyloskopu.

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie z budową, zasadą działania oscyloskopu oraz z oscyloskopowymi metodami pomiarowymi. Wykonanie pomiarów wielkości elektrycznych (okresu, wartości maksymalnej i międzyszczytowej, przesunięcia fazowego, częstotliwości) za pomocą oscyloskopu.

1. Pomiar czułości wejść X i Y badanego oscyloskopu.

Tabela I

Wejście X	Wejście Y
Długość linii	Uv
div	V
10	3,49
8	2,85
6	2,18
4	1,54

Przykładowe obliczenia do tabeli I:

Wzór: $S = \frac{dl\text{ugo}sc\text{\ linii}}{2\ \bullet U_{m}}$ [$\frac{\text{div}}{V}$]

S= $\frac{10}{2 \bullet 2,46} =$ 2,03 [$\frac{\text{div}}{V}$]

S=$\ \frac{6}{2 \bullet 1,54} =$ 1,95 [$\frac{\text{div}}{V}$]

S=$\frac{8}{2 \bullet 2,17} =$ 1,84 [$\frac{\text{div}}{V}$]

S=$\frac{2}{2 \bullet 0,68} =$ 1,47 [$\frac{\text{div}}{V}$]

1. Obserwacja i odwzorowanie różnych przebiegów okresowo zmiennych.

Dane:

f= 20 kHz

U_v= 4,04 V

P_t= 10 µs

C_y= 2 V

Przebieg sinusoidalny:

T_obl= 52µs

f_obl= 19,230 kHz

U_ppobl= 9,2 V

Uv	Uobl	u=Uobl−Uv	$$\mathbf{\delta}_{\mathbf{u}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{}_{\mathbf{u}}}{\mathbf{U}_{\mathbf{v}}}\mathbf{\ \bullet 100\%}$$
V	V	V	%
4	3,25	-0,75	18,75

fgen	fobl	f=fobl−fgen	$$\mathbf{\delta}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{}_{\mathbf{f}}}{\mathbf{f}_{\mathbf{\text{gen}}}}\mathbf{\ \bullet 100\%}$$
kHz	kHz	kHz	%
20	19,23	-0,77	3,85

Przebieg prostokątny:

T_obl= 56µs

f_obl= 17,857 kHz

U_ppobl= 12 V

Przebieg trójkątny:

T_obl= 56 μs

f_obl= 17,857 kHz

U_ppobl= 12 V

Przykładowe obliczenia do wykresów:

Wzór: T_obl = P_t • l

T_obl = 10 • 5, 2 = 52 [μs]

T_obl = 10 • 5, 6 = 56 [μs]

Wzór: $f_{\text{obl}} = \frac{1}{T_{\text{obl}}}$

$f_{\text{obl}} = \frac{1}{52\ \bullet 10^{- 6}}$ = 19,230 [kHz]

$f_{\text{obl}} = \frac{1}{56 \bullet \ 10^{- 6}\ }$ = 17,857 [kHz]

Wzór: U_ppobl = 2 •  U_mobl

U_m =  C_y •  l

U_m =  2 • 2, 3 = 4,6 [V] U_m =  2 • 3 = 6 [V]

U_ppobl = 2 •  4, 6 = 9,2 [V] U_ppobl = 2 • 6 = 12 [V]

Wzór: $U_{\text{obl}} = \ \frac{U_{m_{\text{obl}}}}{\sqrt{}2}$ _u = U_obl − U_v

U_m =  C_y •  l $\delta_{u} = \frac{_{u}}{U_{v}}\ \bullet 100\%$

U_m =  2 • 2, 3 = 4,6 [V] _u = 3, 25 − 4 = - 0,75 [V]

$U_{\text{obl}} = \ \frac{4,6}{\sqrt{}2}$ = 3,25 [V] $\delta_{u} = \frac{| - 0,75|}{4}\ \bullet 100\%$ = 18,75 %

Wzór: $f_{\text{obl}} = \frac{1}{T_{\text{obl}}}$ _f = f_obl − f_gen

$\delta_{f} = \frac{_{f}}{f_{\text{gen}}}\ \bullet 100\%$

$f_{\text{obl}} = \frac{1}{52\ \bullet 10^{- 6}}$ = 19,23 [kHz]

_f = 19, 23 − 20= - 0,77 [kHz]

$\delta_{f} = \frac{| - 0,77|}{20}\ \bullet 100\%$ = 3,85 %

1. Pomiar nieznanej częstotliwości za pomocą krzywych (figur) Lissajous.

Dane:

f_w = 20 kH

Oscylogramy:

$\frac{f_{w}}{f_{x}} =$ $\frac{1}{2}$ $\frac{f_{w}}{f_{x}} =$ $\frac{3}{2}$

Wykresy powyższych przykładów są przedstawione na zdjęciach, dołączonych do sprawozdania.

1. Pomiar przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem i prądem w obwodzie, za pomocą oscyloskopu dwukanałowego.

Tabela II

Przesuwnik fazowy	Lp.	-	1	2	3	4	5	6	7	8
	f	Hz	100	200	300	400	500	600	700	800
Przesuwnik 1 C= 22 nF R= 3 kΩ	l	dz	7,0	2,8	7,0	5,2	4,0	3,4	7,1	6,2
	lx	dz	2,0	0,6	1,6	1,3	1,0	0,7	1,5	1,2
	φ	°	102,86	77,14	82,29	90	90	74,12	76,06	69,68

Przykładowe obliczenia do tabeli II:

Wzór: φ= $\frac{l_{x}}{l}$ ∙ 360°

φ= $\frac{2,0}{7,0}$ ∙ 360° = 102,86° φ= $\frac{1,0}{4,0}$ ∙ 360° = 90°

φ= $\frac{1,6}{7,0}$ ∙ 360° = 82,29° φ= $\frac{1,5}{7,1}$ ∙ 360° = 76,06°

1. Wykaz użytych przyrządów pomiarowych:

• Generator Kz 1405

• Generator Kz 145

• Woltomierz 1331

• Oscyloskop GOS- 620

• Rezystor 3 kΩ

• Kondensator 22 nF

1. Dyskusja wyników.

Wykonaliśmy wszystkie, wymagane zadania bez większych problemów. Z wyników, które znajdują się w tabeli I możemy wywnioskować, że wejście Y ma mniejszą czułość, niż wejście X. W celu przedstawienia bardzo dokładnie wykresu krzywych Lissajous wykonaliśmy zdjęcia, które są dołączone do sprawozdania.

1. Wnioski:

1. Oscyloskop pozwala na wykonanie pomiarów wielkości elektrycznych: okresu, wartości maksymalnej i międzyszczytowej, przesunięcia fazowego oraz częstotliwości.

2. Wyniki pomiaru parametrów sygnału napięciowego, które mierzymy za pomocą oscyloskopu są zazwyczaj odczytywane z błędem i jest to typowy błąd pomiarowy oscyloskopu.

3. Kiedy do oscyloskopu dwukanałowego podłączymy dwa generatory, z łatwością możemy porównać dwa przebiegi.

4. Dzięki bezpośredniego odczytu z ekranu oraz możliwości zmiany przebiegów jesteśmy wstanie szybko i łatwo zmierzyć częstotliwość.

5. Oscyloskop w praktyce jest często niezastąpionym przyrządem do obserwacji sygnałów elektrycznych, pomimo występujących błędów pomiarowych.