SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

METROLOGIA

Własności dynamiczne mierników pomiarowych I-ego rzędu

GR 14 a

Stasiak Paweł

Susfał Marcin

Szczerbik Filip

Ślusarczyk Daniel

Chabros Kamil

1. Cel ćwiczenia

Poznanie własności dynamicznych przetworników pierwszego w funkcji czasu i częstotliwości oraz wyznaczenie podstawowych parametrów tych przetworników na drodze pomiarowej.

2. Wyznaczenie odpowiedzi skokowej

Wyznaczenie odpowiedzi skokowej polegało na obserwacji oraz pomiarze sygnału wyjściowego przetwornika ( napięcie ) RC dla różnych przykładowych nastawień wartości elementów R ( rezystor ) oraz C ( kondensator ). Dla jednego wybranego nastawienia elementów pobrane zostały przebiegi sygnału wejściowego podawanego na wejście przetwornika oraz sygnału z wyjścia badanego przetwornika. i na ich podstawie przeprowadzona została analiza badanego układu.

Schemat układu pomiarowego

C = 5.1 [nF]

R = 2200 [Ω]

wyznaczenie transmitancji układu RC:

;

Dokonujemy transformacji Laplace'a:

CR [ sU₂(s) - U₂(0) ] + U₂(s) = U₁(s) ; U₂(0) = 0

CRsU₂(s) + U₂(s) = U₁(s)

U₂(s)(CRs + 1) = U₁(s)

gdzie

Dane:

R = 2200[Ω] oraz C = 5.1[nF] obliczamy T = RC = 2200· 5.1·10^-9 = 11,22 ·10^-6 [ s ]

Stała czasowa odczytana z przebiegu T = 12 · 10^-6 [ s ]

Po podstawieniu obliczonych zależności otrzymamy postać transmitancji:

=

Na podstawie wykresu odczytano:

T = 12 · 10^-6 s

Odpowiedź skokowa badanego układu:

3. Wyznaczenie charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej

Charakterystyki idealne dla wyliczonej transmitancji:

4. Wyznaczanie charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej

Elementy układu

Wartości elementów. dla których pobrane zostały przebiegi sygnałów

C = 5.1 [nF]

R = 2200 [Ω]

Tabela pomiarowa

f [kHz]	2U1m [V]	2U2m [V]	G(ω)	LmG(ω)=20log G(ω) [dB]
1	5	5	1	0
3	5	4,8	0,96	-0.3488
5,7	5	4,48	0,896	-0.9601
7,69	5	4,32	0,864	-1.2532
10	5	4	0,8	-1.9282
12,2	5	3,6	0,72	-2.8434
15,5	5	3,2	0,64	-3.8854
19	5	2,88	0,57	-4.7687
19,9	5	2,68	0,53	-5.5467
25,1	5	2,32	0,464	-6.6796
32	5	1,84	0,368	-8.7231
42,3	5	1,52	0,3040	-10.3225
51,1	5	1,24	0,248	-12.1109
64,9	5	1,02	0,2040	-13.8574
82,3	5	0,8	0,16	-15.9375
103,4	5	0,64	0,128	-17.5823
119,9	5	0,56	0,112	-18.9164
132,1	5	0,52	0,1040	-19.7193
170,1	5	0,4	0,08	-21.9632
202,9	5	0,34	0,068	-23.3278

Charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe:

- G=f(ω)

- Lm[dB] = f(ω)

5. Wyznaczanie charakterystyki fazowo-częstotliwościowej

Tabela pomiarowa

f [kHz]	lx [μs]	l [μs]	[°]
9	9.4	111.1111	-0.5316
12.1	8.4	81.3008	-0.6492
13.2	8.8	74.5712	-0.7415
14.2	8.2	68.0272	-0.7574
15.1	8.2	62.8931	-0.8192
17,9	7.8	54.6448	-0.8969
19,8	7.4	48.3092	-0.9625
23	6.8	43.1034	-0.9912
26,5	6.2	36.9004	-1.0557
28	6.2	35.7143	-1.0908
30,9	5.4	31.5457	-1.0756
35,1	5.2	28.5714	-1.1435
43,2	4.48	23.2558	-1.2104
50.5	4.	19.6464	-1.2793
58,9	3.52	16.9205	-1.3071
75,4	2.72	13.1579	-1.2989
86	2.48	11.4943	-1.3557
93	2.28	10.5263	-1.3609
99.8	2.160	10.0100	-1.3558

Wartość przesunięcia fazowego między sygnałem wyjściowym a wejściowym obliczona została na podstawie wzoru
[°] .

gdzie l_x - długość odcinka odpowiadająca różnicy faz między obrazami porównywanych napięć.

l - długość odcinka odpowiadająca okresowi napięcia.

Charakterystyka fazowo-częstotliwościowa:

φx

Pulsacja

6. Wnioski:

. Stała czasowa została odczytana z ekranu oscyloskopu jako czas po którym odpowiedź na sygnał prostokątny osiągnęła wartość 0.63 wartości skoku. Dla pojemności C zmieniając oporność R sygnał wyjściowy odpowiadał tym później im oporność była większa. Dla oporności R zwiększając pojemność C zwiększało się tłumienie i odpowiedź ustalała się szybciej. Przetwornik I rzędu w swojej budowie zawiera element rozpraszający energie. którym był rezystor oraz element gromadzący energie - kondensator. Na podstawie pomiarów można stwierdzić. że sygnał wyjściowy jest zniekształcony w porównaniu do sygnału podanego na wejście.

K = 1 - czułość

T = C - stała czasowa

---