Cel ćwiczenia:

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

Wykaz przyrządów:

1. GeneratorType KZ 1405

2. Generator mocy typ PO-21

3. Digital VOLTIMETER type V 541

4. Oscyloskop GOS-620

Tabele pomiarów i obliczeń:

1. Pomiar czułości wejść X i Y badanego oscyloskopu.

2. Obserwacja i odwzorowanie różnych przebiegów okresowo zmiennych.

f = 700 Hz Uv = 4,5 V

Pt = 0,2 ms Cy = 2 div/V

Przebieg sinusoidalny:

Przebieg trójkątny:

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

Wzory:

• T_obl – okres obliczony w oparciu o oscylogram
  
  
  
  Pt – wybrana podstawa czasu
  l – długość okresu w działkach odczytana z oscylogramu
  
  

• f_obl – częstotliwość obliczona w oparciu o oscylogram
  
  
  
  

• Um_obl – amplituda przebiegu wyliczona w oparciu o oscylogram
  
  
  
  Cy – stała podziałki wejścia Y
  l – długość amplitudy w działkach odczytana z oscylogramu
  
  

• Upp_obl – międzyszczytowa wartość napięcia odczytana w oparciu o oscylogram
  
  
  
  

• U_obl – obliczona wartość napięcia skutecznego
  
  
  
  

• φ- kąt przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem sinusoidalnym podanym z generatora funkcyjnego i napięciem na rezystorze R

lx – liczba działek przesunięcia fazowego

l – liczba działek okresu napięcia podawanego z generatora

Przykłady obliczeń:

Wykresy:

1. Przebieg sinusoidalny

2. Przebieg trójkątny
   
   

3. Krzywe (figury) Lissaous

Dyskusja wyników:

Z wyniku pomiaru czułości wejść oscyloskopu wynika to, że wejście Y charakteryzuje się nieco mniejszą czułością niż wejście X . Niestety prawdopodobnie przez wadliwe przewody oscyloskopowe, wielkości odczytywane z oscyloskopu były mało dokładne oraz nie mogliśmy wykonać badania przebiegu prostokątnego z powodu różniczkowania przebiegu. Krzywe Lissayous także wyszły nam nieco kanciaste.

Wnioski:

1. Oscyloskop umożliwia pomiary wielkości elektrycznych: napięcia, częstotliwości, czasu oraz innych wielkości elektrycznych na przebiegach sinusoidalnych, prostokątnych oraz trójkątnych.

2. Używając oscyloskopu dwukanałowego i dwóch generatorów, dołączonych do wejść X i Y oscyloskopu możemy łatwo zmierzyć przesunięcia fazowe między przebiegami w obu kanałach po ustaleniu miejsca przejścia obu obserwowanych napięć przez zero. Tym samym możemy bardzo łatwo porównać dwa przebiegi.

3. Figury Lissayous są złożeniem dwóch drgań. Na oscyloskopie można sobie w czasie rzeczywistym nałożyć takie drgania uznając drgania sinusoidalne prądu elektrycznego za fale sprężystą. Stosunek częstotliwości zadanych w kanałach X i Y oscyloskopu jest równy stosunkowi odpowiednich przycięć z osiami X i Y. Tym sposobem możemy zmierzyć nieznaną częstotliwość.

4. Pomiary parametrów sygnału napięciowego za pomocą oscyloskopu mogą być odczytywane ze znacznym błędem. Błąd odczytu długości mierzonych odcinków jest typowym błędem pomiarowym oscyloskopu.

5. Mimo błędów pomiarowych oscyloskopu, jest on jednak w praktyce inżynierskiej bardzo dogodnym i często niezastąpionym przyrządem do obserwacji sygnałów elektrycznych. Zaletą metody pomiaru częstotliwości przez bezpośredni odczyt z ekranu jest jej prostota oraz możliwość zastosowania do przebiegów o dowolnym kształcie.