Gdańsk, 23.11.2010

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie nr3:Pomiar częstotliwości i fazy

Sprawozdanie wykonała: AGNIESZKA KOSTRUBIEC

Kierunek:

IBM ; grupa 2

1.Obliczyć błąd systematyczny pomiaru korzystając z metody różniczki zupełnej, wiedząc ze błąd generatora podstawy czasu oscyloskopu wynosi 3%, i przyjmując błąd odczytu ekranu oscyloskopu 1mm.

Wykorzystując oscyloskop pomierzyłam wartości okresu XT oraz współczynnika podstawy czasu Dtx. Dane te wykorzystałam do policzenia częstotliwości sygnału fx według poniższego wzoru:

1

1

1

f =

=

=

= 2632 [ Hz]

x

X ⋅ D

7,6 ⋅ ,

0 00005

,

0 000038

T

TX

Błąd względny pomiaru :

∆ DXt ∆ X

1[ mm]

δ

fx =

+

T

⋅10 %

0

= 0

,

0 3 +

⋅10 %

0

= 0

,

0 3 + 0

,

0 1 ⋅10 %

0

= %

4

D

X

100 [ mm]

Xt

T

2. Załączyć rysunki figur Lissajous wykonane w p. 4.1.2. uzupełnione graficznym opisem sposobu wyznaczenia częstotliwości generatora HM 8032 (dla obu figur).

Na podstawie figur Lissajous możliwe jest obliczenie częstotliwości :

• metodą siecznych: - stosunek częstotliwości wyznacza się z ilorazu liczby przecięć prostej poziomej z figurą do liczby przecięć prostej pionowej z figurą.

Proste nie mogą przechodzić przez punkty węzłowe;

• metoda stycznych - stosunek częstotliwości oblicza się z ilorazu liczby punktów styczności z figurą, odpowiednio prostej poziomej i prostej pionowej przeprowadzonych stycznie do figury;

f y

n

m

x

x

=

=

f

n

m

x

y

y

nx – liczba przecięć figury z prostą poziomą ny – z prostą pionową

mx – liczba punktów styczności z prostą poziomą my – z prostą pionową

Obliczenia:

figury pierwsza

figura druga

fy = 400Hz

fy = 400Hz

• - metoda siecznych: nx=4, ny=2;

• - metoda siecznych: nx=2,ny=4;

• - metoda stycznych: mx=2, my=1

• - metoda stycznych: nx=4,ny=2; f

f

y

n

m

2

=

y

n

m

1

x =

x =

= x = x =

f

n

m

1

f

n

m

2

x

y

y

x

y

y

f

f = 2 f = 200 Hz f

y

=

= 200 Hz

x

y

x

2

3. Uzupełnić tablice 2 i 3. Obliczyć maksymalne błędy systematyczne εϕ pomiarów kąta fazowego stosowanymi w ćwiczeniu metodami. Skorzystać z metody różniczki zupełnej. Błąd względny δϕ pomiaru przesunięcia fazowego wyznaczyć jako stosunek obliczonej wartości ε

ϕ

ϕ do teoretycznej wartości

.

teor

Sprawdzić, czy zmierzona wartość kąta przesunięcia fazowego mieści się w granicach wyznaczonego błędu względem obliczonej teoretycznej wartości ϕ

.

teor

R=993Ω

C=103nF

tg ϕ

(

) = ω RC

toer

ω = 2 fπ

rad

ω = 2π *1000 = 62831,8

s

tg(ϕ

)

toer

= 62831

, 8 * 993 * ,

0 000000103 = ,

0 6426

ϕ

teor = arctg ( , 0 6426) = 3 ,

2 7

Tablica 2:

 X 



t

o

7

,

0



0

0

ϕ =

360





= 

3

 60 = 33 6

,

 X T 

 5

,

7 



δϕ

X

∆

X 

 1

,

0

1

,

0



t

t

o

o

o

o

εϕ =

X

∆

=

+ ∆

360





= 

+

3

 60 = ( 0

,

0 13 + 0

,

0 017 3

) 60 = ,

5 29

T

X

δ

 X

X 2 

 5

,

7

5 ,

6 25 

T

T

T

,

5 290

δϕ =

100 % =16,2%

32 7

, o

3 ,

3 6 − 3 ,

2 7 < εϕ

0

9

,

0

< ,

5 29

Kąt mierzony mieści się w granicy błędu.

Tablica 3:

 2 X 

 3

,

4 

0

0

ϕ = ± arcsin

 = arcsin

 = arcsin( 5

,

0 37 )

5 = 32 5

, 1

 2 X m 

 8 

1

,

0

1

,

0 * 3

,

4

0

εϕ =

+

= ,

0 023 ≈ 3

,

1 2

,

6 75

53 9

, 7

 3

,

1 2 

δϕ = 

 ∗100% = ,

4 03%

 3 ,

2 7 

32 5

, 1 − 32 7

,

= 1

,

0 9 < εϕ

W tym przypadku również kąt mierzony mieści się w granicy błędu.

4.Obliczyć wartość współczynnika wypełnienia w tablicy 4.

t

150 8

,

k

1

=

=

= 3

,

0 01 s

µ

obl

T

500

1

5.Obliczyć błąd dyskretyzacji w tablicy 5.

Skorzystałam ze wzoru :

1

δ

= 100 %

dyskr.

N

6.Porównać niestabilność obu generatorów.Policzyć niestabilność względną ε / f

f

dla generatorów ze wzoru:

ε

−

f

f

f

max

min

=

f

f nom

gdzie :

f

, f

odpowiednio maksymalna i minimalna wartość częstotliwości w serii max

min −

pomiarów,

f

- nominalna wartość częstotliwości generatora.

nom

Generator HM 8131-2 :

ε f 500 ,00103−500 ,00069

−7

=

= 8

,

6 ∗10

f

5000

Generator HM 8032 :

ε f 50008,93−5000

−4

=

= 7

,

1 ∗10

f

4999 9

,

Generator HM 8131-2 jest bardziej stabilny.