Laboratorium z Metrologii
Sprawozdanie:
 Statyczne właściwości
przetworników pomiarowych
Sekcja 3:
Zieliński Dariusz
Piechulek Michał
Słomka Michał
Urbaniec Sławomir
Wydz. elektryczny
Elektrotechnika
CKI Rybnik
Semestr III
Data wykonania ćwiczenia: 14.12.2010
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi pojęciami dotyczącymi statycznych
zapoznanie ącymi statycznych
właściwości przetworników pomiarowych analogowych i cyfrowych oraz sposobami opisu tych
ci przetworników pomiarowych analogowych i cyfrowych oraz sposobami opisu tych
ci przetworników pomiarowych analogowych i cyfrowych oraz sposobami opisu tych
właściwości. Zapoznanie się także ze sposobami wyznaczania parametrów liniowych i nieliniowych
ę także ze sposobami wyznaczania parametrów liniowych i nieliniowych
modeli przetworników.
Schematy pomiarowe:
Schemat pomiarowy nr.1 (Przetwornik U~/U=):
Schemat pomiarowy nr.1 (Przetwornik
Schemat pomiarowy nr.2 (Kwadrator):
Kwadrator):
Przebieg ćwiczeń laboratoryjnych:
1. Połączyliśmy układ według schematu pomiarowego nr.1 w celu zbadania działania przetwornika
U~/U=. Dokonaliśmy pomiaru napięcia wejściowego i wyjściowego przetwornika w zakresie
Uwe = (0& 5) V, przy częstotliwości 50 Hz i 1 kHz. Jako obciążenie posłużył rezystor 1 k&!.
f = 50 Hz
UWE [V] 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7
UWY [mV] 74 227,2 349,9 477 602 724,8 840,2 1012 1142
3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5
1273 1404 1534 1664 1792 1919 2043 2126
f = 1 kHz
UWE [V] 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7
UWY [mV] 154 325 498 679 857 1032 1188 1434 1622
3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5
1811 2000 2189 2377 2563 2747 2930 3051
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 1 2 3 4 5 6
-500
Uwe [V]
Uwy [mV]
Czułość przetwornika:
a) dla 1 kHz
" " 0,64
"
0,64
" " 1
"
b) dla 50 Hz
" " 0,42
"
0,42
" " 1
"
Za pomocą regresji liniowej w programie Microsoft Excel zostały obliczone współczynniki modeli
regresji liniowej w programie Microsoft Excel zostały obliczone współczynniki modeli
regresji liniowej w programie Microsoft Excel zostały obliczone współczynniki modeli
liniowych a charakterystyki modelowe zostały wykreślone na tym samym rys
liniowych a charakterystyki modelowe zostały wykre lone na tym samym rysunku co
charakterystyki zmierzone.
Błąd nieliniowości:
a) dla 1 kHz
" 1190 1130 60
b) dla 50 Hz
" 830 795 35
2. Dla układu połączonego według schematu pomiarowego nr.1 dokonano pomiaru wpływu
czonego według schematu pomiarowego nr.1 dokonano pomiaru wpływu
czonego według schematu pomiarowego nr.1 dokonano pomiaru wpływu
częstotliwości na wartość napi ści napięcia wejściowego
ść napięcia wyjściowego. Przy stałej wartości napię
równej Uwe = 1V zmieniano cz = (50& 10000) Hz.
= 1V zmieniano częstotliwość w zakresie f = (50& 10000) Hz.
f [Hz] 50 750 1450 2150 2850 3550 4250 4950 5650
4250
UWY [mV] 392,7 507 639 730 790 830 858 878 891
6350 7050 7750 8450 9150 10000
9150
902 910 916 921 925 929
925
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
f [Hz]
Wrażliwość na zmianę częstotliwości:
" " 930 - 390 540
= = = = 0,054
" " 10000 10000
3. Połączyliśmy układ według schematu pomiarowego nr.2 w celu zbadania działania kwadratora.
Dokonaliśmy pomiaru napięcia wejściowego i wyjściowego kwadratora w zakresie Uwe =
(0& 7) V, przy częstotliwości 50 Hz.
Uwe [V] 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7
Uwy
0,37 1,945 4,847 8,402 15,04 21,8 29,7 38,38 47,42 56,73 66,3 76,1 86,88 96,2
[mV]
4. Na podstawie dokonanych pomiarów napięcia wejściowego i wyjściowego naszkicowaliśmy
charakterystykę statyczną w celu określenia zakresu przetwarzania kwadratora (tj. Umin& Umax).
Powtórzyliśmy pomiar napięcia wejściowego i wyjściowego kwadratora w zakresie otrzymanych
wartości Uwe = (Umin& Umax).
Uwe [V] 0,225 0,45 0,675 0,9 1,125 1,35 1,575 1,8 2,025
Uwy [mV] 0,097 0,309 0,77 1,566 2,621 3,893 5,39 7,733 9,87
2,25 2,475 2,7 2,925 3,15 3,375 3,6 3,825 4,05 4,275
12,247 14,88 17,766 20,86 24,12 27,5 31 34,59 38,25 42,02
4,5 4,725 4,95 5,175
45,848 49,74 53,7 57,75
Uwy [mV]
100
80
60
40
20
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
-20
Uwe [V]
Za pomocą regresji liniowej w programie Microsoft Excel zostały obliczone współczynniki modelu
liniowego a charakterystyka modelowa została wykreślona na tym samym rysunku co
charakterystyka zmierzona.
Czułość przetwornika:
" " 0,015
H" = = = 0,015
" " 1
Błąd nieliniowości:
" = - = 80 - 90 = -10
Uwy [mV]
5. Na wejście badanego kwadratora podł cia przemiennego o kształcie
cie badanego kwadratora podłączyliśmy z
ródło napięcia przemiennego o kształcie
przebiegu piłokształtnym i zaobserwowali ściu i wyjściu kwadratora za
przebiegu piłokształtnym i zaobserwowaliśmy przebiegi na wejściu i wyjś
pomocą oscyloskopu. Wejście czono na 1 kanał oscyloskopu, a wyjście kwadratora na 2
oscyloskopu. Wejście podłączono na 1 kanał oscyloskopu, a wyjś
kanał oscyloskopu.
f = 10 kHz
UWE
UWY
f = 100 kHz
UWE
UWY
Przetwornik U~/U= jest bardziej liniowy niż kwadrator co objawia się na uzyskanych
charakterystykach Uwy = f (Uwe).
Przetwornik U~/U= przetwarzający przebieg wejściowy o częstotliwości 1 kHz ma większą czułość
oraz większy błąd nieliniowości w stosunku do przebiegu o częstotliwości 50 Hz.
Dla układu przetwornika U~/U= częstotliwość ma duży wpływ na przetwarzane napięcie. Jak widać
na charakterystyce Uwy = f (Uwe) największy wpływ na przetwarzane napięcie ma częstotliwość z
zakresu od 0 do 4 kHz.
Kwadrator wraz ze wzrostem częstotliwości przebiegu podanego na jego wejście coraz bardziej
zniekształca ten przebieg co obrazują 2 oscylogramy ukazujące wejściowe przebiegi piłokształtne i
przebiegi wyjściowe.