WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI KATEDRA MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO LABOLATORIUM PODSTAW MIERNICTWA GRUPA: poniedziałek g.10 |
||
Ćwiczenie nr 5 |
Imię i nazwisko |
www.eti.3miasto.net |
Pomiary napięć zmiennych |
Data wykonania ćwiczenia |
10.01. 2000 |
|
Data odbioru sprawozdania |
|
|
Ocena zaliczenia |
|
|
Uwagi i podpis
|
Pomiary napięć zmiennych
Wstęp
Celem ćwiczenia jest przegląd metod i układów do pomiaru napięcia o przebiegach sinusoidalnych i odkształconych w trzech zakresach częstotliwości.
Charakterystyki układów prostowniczych
Gdzie:
Char1: charakterystyka diody ID=f(UD)
Char2: dwóch diod połączonych szeregowo
Char3: obciążenia
Char4: wypadkowa, czyli char. woltomierza
Krzywe skalowania woltomierzy
Gdzie:
Char1: krzywa skalowania woltomierza reagującego na wartość średnią
Char2: reagującego na wartość szczytową
Chwilowa rezystancja
W celu wyznaczenia minimalnej wartości chwilowej rezystancji wejściowej rwe wyznaczę iwe ze znajomości rezystora RN=10[Ω] włączonego szeregowo z wejściem badanego woltomierza i spadku napięcia na nim URN. URN = Uiład = 0,15[V]
Teraz dzięki znanemu uwe=9,6[V] oraz obliczonemu iwe obliczam rwe=uwe/iwe= 640[Ω].
Moduł impedancji wej. woltomierza V - 640
1kHz.
W celu obliczenia modułu impedancji wejściowej dla częstotliwości 1kHz najpierw wyznaczam wartość prądu płynącego przez rezystancję 1MΩ i woltomierz:
Z danego prądu płynącego przez miernik, obliczam moduł impedancji wejściowej miernika:
10[kHz]
Dla drugiej częstotliwości policzyłem podobnie:
Błąd względny przy 500[kHz] bez sondy
Względny błęd pomiaru napięcia o częstotliwości 500kHz za pomocą woltomierza V - 640 bez sondy w.cz.:
Pomiar napięcia wysokiej f bez użycia sondy jest obarczony ogromnym błędem. Błąd takiego rzędu dyskwalifikuje ten sposób pomiaru. W ten sposó można ewentualnie sprawdzać sam fakt istnienia napięcia. Zastosowanie odpowiedniej sondy (dla odpowiedniego pasma częstotliwości) znacząco poprawia sytuację, bowiem zamienia napięcie zmienne na stałe tuż za punktem pomiaru pomiaru.
Mnożniki poprawkowe i korekty przebiegów odkształconych.
Wzoru na mnożnik poprawkowy:
gdzie:
Fx - współczynnik kształtu przebiegu odkształconego
Fk - przebiegu sinusoidalnego
Korekcja napięć według wzoru:
przebieg |
współczynniki kształtu |
mnożniki poprawkowe |
napięcie skorygowane Ur |
sinusoidalny |
1.11 |
1 |
101,7 |
trójkątny (wypełnienie 1/2) |
|
1,0403 |
165,8 |
prostokątny (wypełnienie 1/2) |
1 |
0,9009 |
75,22 |
Odczyt z wydruku
przebieg |
okres [s] |
nap. międzyszczytowe [V] |
sinus |
100 |
5,7 |
trójkąt |
103 |
6,1 |
prostokąt |
101 |
6 |
Symulacja komputerowa
W przeprowadzonym ćwiczeniu zaobserwowałem, że ze wzrostem rozdzielczości przetwornika A/C rosła dokładność pomiarów. Po dodaniu do symulowanego układu pomiarowego przebiegów harmonicznych, zaważyłem wpływ tego rodzaju zakłóceń na kwantyzację, czyli przy pomiarach amplitudy określonej częstotliwości powinno się zastosować filtry. Przy wykonywaniu serii pomiarów można było zaobserwować, że przy próbkowaniu w miejscu gdzie sinusoida przyjmowała maksymalne wartości dokładność pomiaru była największa, natomiast w pobliżu miejsc zerowych sinusoidy najmniejsza. Wynika to z kwantyzacji.
1