2012/2013

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

TECHNIKA INFORMACYJNO-POMIAROWA

Grupa:

Data:

Nr wiczenia:

1.

2.

3.

4.

PODSTAWY CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW

POMIAROWYCH.

POMIARY PARAMETRÓW I FUNKCJONAŁÓW SYGNAŁÓW.

I. Cel wiczenia

Celem wiczenia jest poznanie metod stosowanych do wyznaczania parametrów i funkcjonałów sygnału

pomiarowego na podstawie cyfrowej reprezentacji tego sygnału.

II. Zagadnienia

1.

Klasyfikacja sygnałów pomiarowych i ich krótka charakterystyka.

2.

Próbkowanie równomierne, warunek Shannona-Kotielnikowa, aliasing.

3.

Kwantowanie (charakterystyka układu kwantuj cego, rozdzielczo , bł d kwantowania)

4.

Definicja warto ci: skutecznej, redniej, redniej wyprostowanej, szczytowej, mi dzyszczytowej sygnału

okresowego opisanego funkcj czasu; definicja współczynnika kształtu i współczynnika szczytu.

III. Program wiczenia

1.

Sygnał sinusoidalny z generatora funkcyjnego o nast puj cych parametrach:

- warto skuteczna ok. 1V

- składowa stała 0V (ang. offset)
- warto cz stotliwo ci z przedziału (20Hz

÷1kHz)

podł czy na wej cie przetwornika A/C współpracuj cego z komputerem klasy PC. Uruchomi aplikacj w

LabVIEW o nazwie

Wirtualny_woltomierz.vi, która słu y do rejestracji sygnału analogowego oraz

umo liwia wyznaczenie podstawowych parametrów i funkcjonałów sygnału na podstawie zbioru próbek

reprezentuj cych ten sygnał. Nast pnie zarejestrowa kilkakrotnie ten sam sygnał przyjmuj c ró ne warto ci
cz stotliwo ci próbkowania (np. 2

⋅f

max

, 5

⋅f

max

, 10

⋅f

max

, gdzie f

max

to najwi ksza cz stotliwo w widmie

próbkowanego sygnału). Cz stotliwo próbkowania musi spełnia kryterium Shannona–Kotielnikowa (przy

czym dla sygnału sinusoidalnego nale y pobiera co najmniej 5 próbek na okres). Czas rejestracji nie

powinien przekracza kilku sekund. Zapisa wnioski.

2. Wykona pomiary napi cia zmiennego (o parametrach ustawionych wg punktu 1) dla przebiegów:

a) sinusoidalnego,

b) prostok tnego,

c) trójk tnego

za pomoc ró nych woltomierzy napi cia zmiennego (tj. woltomierza z przetwornikiem warto ci skutecznej

V

TRMS

, woltomierza napi cia zmiennego bez przetwornika warto ci skutecznej V

AC

oraz woltomierza

wirtualnego). Wyniki zapisa w tabeli. Porówna uzyskane warto ci k

k ,

k

s

z warto ciami teoretycznymi

znamiennymi dla danego przebiegu. Wyja ni przyczyn rozbie no ci wskaza zastosowanych woltomierzy

cyfrowych napi cia zmiennego podczas pomiaru napi cia sygnału o tym samym kształcie. Zapisa wnioski.

3. Zadanie dodatkowe: zbada wpływ operacji okienkowania na widmo sygnału okresowego za pomoc

aplikacji „Signal Generation and Processing” (dost pnej w bibliotece LabVIEW). Zanotowa wnioski.

Oznaczenia:

f

- cz stotliwo podstawowa badanego sygnału

f

s

- przyj ta cz stotliwo próbkowania

V

AC

- cyfrowy woltomierz napi cia zmiennego (bez TRMS)

V

TRMS

- cyfrowy woltomierz napi cia zmiennego tzw. TRMS

U

RMS

- warto skuteczna napi cia

U

p

+

, U

p

-

- warto szczytowa napi cia

U

pp

- warto mi dzyszczytowa napi cia

U

AVGABS

- warto rednia wyprostowana (prostowanie dwupołówkowe)

k

k

- współczynnik kształtu

k

s

- współczynnik szczytu

2012/2013

Wyniki pomiarów parametrów i funkcjonałów sygnałów napi ciowych

o ró nych kształtach i o cz stotliwo ci podstawowej f= …… Hz

Wirtualny woltomierz

Badany

sygnał

V

TRMS

[V]

U

V

AC

[V]

U

[V]

U

RMS

[V]

U

AVGABS

[V]

U

p

+

[V]

U

p

−

k

s

k

k

f

s

= …… Hz

f

s

= …… Hz

f

s

= …… Hz

AVGABS

RMS

k

RMS

P

s

U

U

=

k

U

U

=

k

+

IV. Wnioski

V. Pytania kontrolne

1.

Na czym polega aliasing i jak go unikn ?

2.

Narysowa widmo amplitudowe sygnału poliharmonicznego / sygnału przej ciowego.

3.

Omówi operacj próbkowania / kwantowania.

4.

Poda definicj warto ci skutecznej napi cia zmiennego i omówi metody pomiaru warto ci skutecznej

stosowane w woltomierzach cyfrowych napi cia zmiennego.

5.

W jaki sposób mo na wyznaczy okres na podstawie cyfrowej reprezentacji sygnału zmiennego?

Literatura

1.

Sydenham P.H. : Podr cznik metrologii. Tom 2. WKiŁ Warszawa, 1988 - (str. 213-219)

2.

Dziuban E, Dorozhovets M., Kowalczyk A., Ryski A., Szlachta A., Tabisz R,. Wilk B., Wojturski J.:

Metrologia Elektryczna i Elektroniczna. Laboratorium cz

I. Materiały pomocnicze. Oficyna Wyd.

Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2005.