AGH Metrologia Laboratorium					Grupa: D Piotr Strzelec Marcin Szybowski Grzegorz Skubisz
^wydział EAIiE	^rok akademicki 2001/2002		^rok studiów II
Temat : Pomiary z zastosowaniem oscyloskopu elektronicznego.
^data wykonania 15.10.2001		^data zaliczenia 22.10.2001		^ocena

1.Sprawdzenie dokładności podstawy czasu oscyloskopu:

Schemat układu pomiarowego:

Wyniki pomiarów:

Układ bez dzielnika:

1T = 0,104μs ±0,008 μs => f = 9,615 Mhz ± 0,6 Mhz

10 T = 1,024 μs ±0,008 μs => f = 9,76 Mhz ± 0,6 Mhz

Z dzielnikiem 1:10 :

1T = 1,024μs±0,008 μs => f = 0,976 Mhz ± 0,6 Mhz

10 T = 10,24 μs ±0,08 μs => f = 0,976 Mhz ± 0,06 Mhz

2. Pomiar częstotliwości metodą bezpośrednią:

Układ pomiarowy:

Wyniki pomiarów:

T1 = 139,2 μs => f1 = 7183,9 Hz

T2 = 197,6 μs => f2 = 5060,7 Hz

T3 = 322 μs => f3 = 3105,5 Hz

4. Pomiar częstotliwości metodą porównawczą:

Układ pomiarowy:

Wyniki pomiaru:

f1 = 7,2 kHz f2 = 5,079 kHz f3 = 3,123 kHz

5. Pomiar przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu:

Układ pomiarowy:

F [kHz]	Y [V]	X [V]	d [V]	c [V]	ϕ [°]
0.5	1.7	1.5	0.55	0.7	24.3
1	1.7	1.1	0.55	0.4	13.6
2	1.7	0.7	0.75	0.25	8.46
5	1.7	0.25	0.85	0.125	4.22

ϕ = arcsin c/Y = arc sin d/X

Wnioski:

Oscyloskopy charakteryzują się dużą impedancją wejściową, na którą składa się reaktancja równolegle połączonych pojemności (10 - 50 pF) i rezystancji ( zazwyczaj 1 MΩ). Dlatego oscyloskop nadaje się do bezpośrednich pomiarów oraz obserwacji sygnałów napięciowych i jest dołączany do układu pomiarowego jak woltomierz.

Pomiary sygnałów o małej amplitudzie wymagają, niezależnie od ich częstotliwości, zastosowania przewodu ekranowanego, który zabezpiecza obwód łączący oscyloskop z układem pomiarowym przed zakłóceniami (np. tętnienia z sieci ). W wielu pomiarach stosowane są sondy o specjalnej konstrukcji, umożliwiające obserwacje sygnałów o amplitudach do tysięcy Voltów i zajmujących pasmo do setek Mhz.

Pomiar napięcia:

Na pomiar napięcia metodą bezpośrednią mają przede wszystkim wpływ :

• niedokładność odczytu wysokości obrazu (zazwyczaj większa lub równa 0.5mm)

• niedokładność skalowania torów X,Y ( w oscyloskopach laboratoryjnych około 2%)

• niedokładność podziału dzielnika wejściowego (od 0.05% do 2% )

• błąd paralaksy

• dryft przy pomiarach składowej stałej ( istotny przy pomiarach długotrwałych )

• błędy wynikające ze zniekształcenia kształtu sygnału, powodowane dynamicznymi własnościami torów X,Y ; własności te określone są przez charakterystyki amplitudowa- i fazowo-częstotliwościowe poszczególnych przetworników.

Całkowity błąd pomiaru napięcia jest sumą poszczególnych błędów i może być dość znaczny ( kilka % ) . Współczesne oscyloskopy analogowe umożliwiają wykonanie pomiarów z niedokładnością od 2% do 5%.

Pomiar czasu i częstotliwości:

Błędy w metodzie bezpośredniej:

• niedokładność odczytu odległości między wyróżnionymi punktami przebiegu

• błędy paralaksy

• niedokładność kalibracji podstawy czasu

• błędy, z jakimi wyznaczone są położenia punktów charakterystycznych, co jest związane zarówno z kształtem przebiegu (np. trudność określenia przejść przez zero dla przebiegów o małej prędkości narastania lub opadania zbocza ), jak i zniekształceniami nielinearnymi w torze X, powodowanymi nieliniowością generatora podstawy czasu oraz niewłaściwą geometrią obrazu (no. obraz typu „beczka” lub „poduszka”.

Błędy w metodzie porównawczej zależą jedynie od :

• niedokładności częstotliwości generatora zewnętrznego użytego do kalibracji ( może być ona bardzo mała - np. 0.01% )

• niedokładności odczytu długości z ekranu oscyloskopu.

Zaletą metody pomiaru częstotliwości przez bezpośredni odczyt z ekranu jest jej prostota oraz możliwość zastosowania do przebiegów o dowolnym kształcie. Wadę stanowi stosunkowo duży błąd, zazwyczaj nie mniejszy od 2%.

Znacznie dokładniejsza jest metoda porównawcza, ale ograniczona jedynie do sygnałów sinusoidalnych. W metodzie tej stosunek porównywanych częstotliwości nie powinien przekraczać wartości od 5 do 10, gdyż przy większych jego wartościach krzywe Lissajous na ekranie oscyloskopu stają się mało czytelne ze względu na zagęszczenie obrazu.

Pomiar przesunięcia fazowego metodą elipsy :

Wyznaczanie przesunięcia fazowego metodą elipsy obarczone jest znacznym błędem ( 3 % - 10 % ). Błąd ten zależy głównie od niedokładności pomiaru odpowiednich odcinków na ekranie oraz od różnicy przesunięć fazowych wprowadzanych przez tory X i Y.

5

5

---