Porada Krzysztof POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI Politechnika wrocławska

Rychlik Marek wydział Elektryczny
rok studiów II

LABOLATORIUM Z MIERNICTWA ELEKTRYCZNEGO

Ćw. nr 9 04.12.96 ocena:

1. Cel ćwiczenia:
Poznanie podstawowych metod pomiaru częstotliwości sygnałów przy użyciu typowej aparatury pomiarowej.

2. Schemat pomiarowy do wszystkich punktów pomiarów częstotliwości

Generatory oraz częstościomierze zostaną opisane w poszczególnych punktach.

3. Pomiar częstotliwości sygnału z Generatora sinusoidalnego, Automatycznym Częstościomierzem-Czasowym typ C 570.

Δf=± 1 na ostatnim miejscu wyświetlacza częstościomierza ±2,5 *10^-6(błąd wzorca częstotliwości)

Tabela pomiarowa do pomiaru częstotliwości

Nasta	Nastawa czasu otwarcia bramki tP
wa	tP=0,1 s			tP=1 s			tP=10 s			tP=100 s
często	f	Δf	δf	f	Δf	δf	f	Δf	δf	f	Δf	δf
tliwości	MHz	MHz	%	kHz	kHz	%	kHz	kHz	%	kHz	kHz	%
1	0,00014	0,00001	7,1	0,134	0,001	0,72	0,1335	0,0001	0,071	0,13345	0,00001	0,0072
2	0,00101	0,00001	1,0	1,007	0,001	0,09	1,0044	0,0001	0,009	1,00470	0,00001	0,0011
3	0,00491	0,00001	0,2	4,905	0,001	0,02	4,9061	0,0001	0,002	4,90683	0,00001	0,0002
4	0,00794	0,00001	0,1	8,034	0,001	0,01	8,0164	0,0001	0,001	8,02345	0,00001	0,0001

Generator sinusoidalny nie posiadał podziałki więc ponumerowaliśmy nastawy dla których mierzyliśmy częstotliwość(częstotliwość nastawioną mierzyliśmy dla różnych czasów otwarcia bramki częstościomierza).
4. Pomiar częstotliwości sygnału z Generatora sinusoidalnego, Częstościomierzem-Czasomierzem Liczącym typ C549A

Δf=± 1 na ostatnim miejscu wyświetlacza częstościomierza ±1 *10^-5(błąd wzorca częstotliwości)

Tabela pomiarowa do pomiaru częstotliwości

Nasta	Nastawa czasu otwarcia bramki tP
wa	tP=0,1 s			tP=1 s			tP=10 s
często	f	Δf	δf	f	Δf	δf	f	Δf	δf
tliwości	kHz	kHz	%	kHz	kHz	%	kHz	kHz	%
1	0,13	0,01	7,6	0,133	0,001	0,75	0,1335	0,0001	0,074
2	1,02	0,01	1,0	1,019	0,001	0,10	1,0191	0,0001	0,009
3	5,03	0,01	0,2	5,032	0,001	0,02	5,0352	0,0001	0,002
4	9,45	0,01	0,1	9,451	0,001	0,01	9,4500	0,0001	0,001

Generator sinusoidalny nie posiadał podziałki więc ponumerowaliśmy nastawy dla których mierzyliśmy częstotliwość ( częstotliwość nastawioną mierzyliśmy dla różnych czasów otwarcia bramki częstościomierza).


5. Pomiar okresu sygnału z Generatora sinusoidalnego, Automatycznym Częstościomierzem-Czasowym typ C 570.

ΔT=± 1 na ostatnim miejscu wyświetlacza częstościomierza
Dokładność miernika-dokładność wskazania okresu sygnału badanego na wyświetlaczu częstościomierza, którą można zmieniać przyciskami które oznaczały czas otwarcia bramki podczas mierzenia częstotliwości

Tabela pomiarowa do pomiaru okresu sygnału

Dokła	Poszczególne nastawy częstotliwości Generatora sinusoidalnego
dność	Nastawa 1				Nastawa 2				Nastawa 3
miernika	Tx	f	Δf	δf	Tx	f	Δf	δf	Tx	f	Δf	δf
	ms	Hz	Hz	%	ms	Hz	Hz	%	ms	Hz	Hz	%
0,01	11,1545	89,6499	0,0008	0,0009	3,1797	314,49	0,01	0,003	0,1065	9389,0	8,0	0,1
0,1	11,159	86,613	0,008	0,009	3,178	314,6	0,1	0,03	0,107	9345,0	87,0	0,9
	[s]	[Hz]	[Hz]	[%]	[s]	[Hz]	[Hz]	[%]	[s]	[Hz]	[Hz]	[%]
1	0,01115	89,68	0,08	0,09	0,00318	314,4	0,9	0,3	0,00011	9090,9	826,0	9,0
10	0,0111	90,1	0,8	0,9	0,0032	312,5	9,0	3,0	0,0001	10000,0	10000,0	100,0
100	0,011	90,0	8,0	9,0	0,003	333,3	111,0	33,0	-	-	-	-

Podczas krótkiego czasu pomiaru dokładniej zmierzymy małe częstotliwości poprzez pomiar okresu sygnału i wyliczeniu częstotliwości.
Generator sinusoidalny nie posiadał podziałki więc ponumerowaliśmy nastawy dla których mierzyliśmy okres sygnału, dla poszczególnych nastaw częstotliwości nie zmienialiśmy podczas trwania pomiaru przy różnych dokładnościach.

6. Pomiar częstotliwości sygnału z Generatora funkcyjnego typ POF-1A, Automatycznym Częstościomierzem-Czasowym typ C 570.

Δf=± 1 na ostatnim miejscu wyświetlacza częstościomierza ±2,5 *10^-6(błąd wzorca częstotliwości)

Nasta	Nastawa czasu otwarcia bramki tP
wa	tP=0,1 s			tP=1 s			tP=10 s				tP=100 s
często	f	Δf	δf	f	Δf	δf		f	Δf	δf		f	Δf	δf
tliwości	MHz	MHz	%	kHz	kHz	%		kHz	kHz	%		kHz	kHz	%
5 Hz	-	-	-	0,006	0,001	16,6		0,0055	0,0001	2		0,00547	0,00001	0,2
50Hz	0,00006	0,00001	16,6	0,052	0,001	2,0		0,0578	0,0001	0,2		0,05170	0,00001	0,02
500kHz	0,47058	0,00001	0,002	470,577	0,001	0,0002		-	-	-		-	-	-

Mierząc małe częstotliwości bezpośrednio, mierzymy je z dużym błędem.

7.Badanie stabilności sieci za pomocą transformatora Tr-1 włączonego do sieci oraz analogowego częstościomierza LC-1 nr 1612027 1977 klasy 0,2 na zakresie 50 Hz

wskazanie f=51 Hz
błąd z klasy Δf=0,1Hz
Błąd względny δf=0,2%

Przez cały czas trwania pomiarów obserwowaliśmy wskazanie tego częstościomierza i było ono niezmienne dla naszej sieci energetycznej.

8. Wzory i obliczenia


9.Spis przyrządów
Automatyczny Częstościomierz -Czasomierz typ c 570
Częstościomierz -Czasomierz Liczący C 549 A
Częstościomierz analogowy LC-1 nr 1612027 1977
Generator Sinusoidalny
Generator Funkcyjny typ POF-1A
Transformator Tr-1

10.Uwagi i wnioski
Przy pomiarach częstotliwości pod uwagę braliśmy tylko błąd rozdzielczości wyświetlacza częstościomierzy, ponieważ błąd wzorca częstotliwości mierników był pomijalnie mały.
W częstościomierzu analogowym obliczyliśmy błąd wynikający z klasy miernika.
Podczas pomiaru częstotliwości miernikami cyfrowymi, gdy maleje częstotliwość to błąd rośnie, można temu zapobiec poprzez wydłużenie czasu otwarcia bramki t_P , ale oczekiwanie na wynik pomiaru dłużej niż 1 s jest niewygodny i dlatego małe częstotliwości mierzymy pośrednio przez pomiar okresu zamieniając rolami wejścia, dlatego ,że błąd z jakim mierzymy małe częstotliwości przy czasie otwarcia bramki 1s jest większy od błędu przy pomiarze okresu sygnału i przeliczeniu za pomocą wzoru na częstotliwość(podobnie jest przy czasie otwarcia bramki 10s a czas otwarcia bramki 100s nie posiadają wszystkie częstościomierze, gdzie błąd jest porównywalny ).Podczas pomiaru okresu sygnału należy zmieniać przyciskami ,od czasu otwarcia bramki, dokładność odczytu z wyświetlacza.
Z powodu częstych pomiarów przy czasie otwarcia bramki 100s nie zdążyliśmy wykonać wszystkich punktów ćwiczenia. Duże częstotliwości mierzymy bezpośrednio z małym błędem, a pośrednio z dużym. W ostatnim pomiarze zauważyliśmy ,że przy bezpośrednim pomiarze małych częstotliwości rzędu pojedynczych herców , nie można było zmierzyć na najmniejszych nastawach czasu otwarcia bramki , a przy pomiarze dużych częstotliwości rzędu kilkuset kilo herców nie można było nastawić dużych czasów otwarcia bramki

---