Politechnika Szczecińska			Wykonali:			Mariusz Śledziewski
Instytut E i T						Andrzej Waś
Laboratorium						Jarosław Wiza
							wydział			EL
SPRAWOZDANIE Z WYKONIANIA ĆWICZENIA							semestr			III
TEMAT: „Oscyloskop jako przyrząd pomiarowy”							rok akad.			01 / 02
							grupa dziek			I
							zespół			I
Nr ćwicz.	Data wykon.	Podpis		Data zaliczen.	Ocena			Podpis	Uwagi
5	16.11.01

Oscyloskop to elektroniczny przyrząd umożliwiający 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).

Żeby 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 wiedzieć 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.

- kąt przesunięcia fazowego

Jeśli 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:

P_x - liczba przecięć figury z prostą poziomą;

P_y - liczba przecięć figury z prostą pionową.

Wyznaczanie niepewności odczytu w pomiarze napięcia międzyszczytowego oscyloskopem:

Niepewność bezwzględna odczytu

< l_x > - grubość linii;

Niepewność względna odczytu:

Niepewność bezwzględna pomiaru napięcia:

Tabela pomiarów i obliczeń:

Pomiar amplitudy:

Typ oscyloskopu	Współcz. kalibracji	Bezwzględnaniepewność odczytu	Odległość między-szczytowa napięcia	Niepewność względna odczytu	Wartość napięcia Między-szczyt.	Niepewność bezwzgl. pomiaru napięcia	Wartość napięcia międzyszczytowego z niepewnością
Symbol	Cy	<lx>	lx	<δlx>	Uxm	<Ux>
OS-301	2 V/dz	0,06 działki	7,23 działki	≈0,0083	14,46 V	8.826E-3V	(14,46 ± 0,06) V
OS-351	2 V/dz	0,06 działki	5,07 działki	≈0,00118	10,14 V	3.224E-3V	(10,14 ± 0,033) V
OS-351	5 V/dz	0,06 działki	3,55 działki	≈0,00169	17,75 V	3.443E-3V	(17,75 ± 0,061) V

Pomiar okresu:

Lx = 8.56 stała czasowa 0.2 ms T = (1.712+/-0.034) ms

Lx = 8.3 stała czasowa 0.005 ms T = (0.0415+/-0.03) ms

Lx = 5.12 stała czasowa 0.002 ms T = (10240+/-260) ns

Pomiar czasu narastania i opadania zbocza sygnału.

Odczyt odległości pomiędzy osiągnięciem przez sygnał badany 0,1 wartości maksymalnej sygnału a 0,9 tego sygnału i przemnożenie przez wartość podstawy czasu. Aby uzyskać czytelny obraz fragmentu przebiegu dodatkowo częstotliwość sygnału badanego była pięciokrotnie wzmacniana .

tr - zbocze narastania

ts - zbocze opadania

Sygnał z generatora zopan K214044A

tr = 3.4działki * 200ns/działka * 5 (wzmocnienie) = (136 +/- 6.4) ns

ts = 3działki * 200ns/działka*5(wzmocnienie) = (120 +/- 4.8) ns

Sygnał z generatora zopan POF - 10

tr = (24 +/-0.9) ns

ts = (18 +/- 0.82) ns

Wnioski:

Ćwiczenie zobrazowało nam dotychczasową wiedzę o pomiarach oscyloskopem. Teraz już wiemy skąd brał się nasze nieścisłości z wynikami w pomiarach tym urządzeniem na innych ćwiczeniach laboratoryjnych. Wiemy, że na błąd pomiaru składają się: względna niepewność - odczytu odległości, kalibracji, nieliniowości wzmacniaczy oraz nieliniowości generatora podstawy czasu. Zauważyliśmy, że istotne jest zniwelowanie błędu do jak najmniejszego rzędu, ponieważ choć oscyloskop jest dokładnym przyrządem, gdy zwróciliśmy uwagę na częstotliwość badanego sygnału różnica między wskazaniem generatora a naszym obliczeniem była naprawdę znaczna. Naszym głównym wnioskiem jest hasło: zanim wsadzisz w coś ręce dobrze się z tym zapoznaj a da ci to wieeeelki pożytek.

---