AGH Metrologia Laboratorium					Grupa F Górka Jacek Cisowski Łukasz Piegza Przemysław
^wydział EAIiE	^rok akademicki 2008/2009		^rok studiów II
Temat : Badanie własności dynamicznych przetworników pomiarowych i korekcja dynamiczna.
^data wykonania 9.10.2008		^d^ata zaliczenia 23.10.2008		^ocena

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z modelami przetworników pomiarowych, ich podstawowymi cechami i właściwościami.

2. Część teoretyczna:

Ponieważ elektryczne sygnały pomiarowe są często pochodnymi badanych lub mierzonych sygnałów innego typu (np.: akustycznych lub mechanicznych) toteż informacje o mierzonej wielkości mogą być zakodowane w każdym z parametrów elektrycznego sygnału przetwarzanego przez dany układ pomiarowego przetwornika (np. w amplitudzie, częstotliwości, fazie, szerokości impulsów). Z tego względu różnorodność tych układów jest bardzo duża i zalicza się do nich między innymi: filtry, wzmacniacze pomiarowe, czujniki czy przekładniki.

3. Pomiary i wyznaczanie charakterystyk:

1. Pomiary rozpoczęliśmy od zmontowania układu pomiarowego wykorzystując dostępny układ przetwornika pomiarowego stopnia I-go oraz zestaw mierników (woltomierze cyfrowe i oscyloskop).

2. Następnym krokiem było odpowiednie dobranie wartości kondensatora jako jednego z elementów układu korektora. Celem tej operacji było otrzymanie na wyjściu układu przebiegu jak najbardziej zbliżonego kształtem do sygnału podawanego na wejście. Zmieniając dekadowo wartość pojemności jednocześnie obserwowaliśmy i porównywaliśmy na ekranie oscyloskopu kształty obu przebiegów. Oceniliśmy, że przebiegi najbardziej były zbliżone do siebie dla wartości C = 0,115 μF. Dla tej wartości nie następował również efekt przesterowania sygnału wyjściowego.

3. Kolejnym etapem było wyznaczenie stałej czasowej dla dwóch poszczególnych części obwodu:

• Układu inercyjnego z korektorem;

• Układu inercyjnego bez korektora;

Jeżeli na wejście danego układu podamy sygnał skokowy (np. przebieg prostokątny) to sygnał na wyjściu jako odpowiedź na to wymuszenie będzie miał postać funkcji czasu
, gdzie C jest stałą charakterystyczną dla przebiegu wejściowego i związaną z jego amplitudą a τ - stałą czasową danego obwodu. Widzimy, że po czasie t = τ równanie to przyjmuje postać
. Znajdując więc przedział czasu, po którym amplituda sygnału wyjściowego stanowi 0,637 amplitudy sygnału wymuszenia znajdujemy stałą czasową danego układu. Stałą czasową możemy również wyznaczyć metodą graficzną znajdując punkt przecięcia się stycznej do krzywej propagacji w punkcie (0,0) z krzywą y = C, czyli wartością amplitudy po czasie ustalania.

Wyniki pomiarów dla poszczególnych układów:

• Układ inercyjny z korekcją:

U_wy ustalone = 0,96 [V] 0,637*U_wy = 0,64 [V]

τ₁ = 1 [ms]

• Układ inercyjny bez korekcji

U_wy ustalone = 5 [V] 0,637*U_wy = 3,35 [V]

τ₂ = 4,5 [ms]

4. Kolejnym etapem pomiarów było wyznaczenia charakterystyk amplitudowej i fazowej każdego z dwóch układów. Pod spodem umieszczamy wyniki pomiarów w postaci tabel pomiarowych i wykres
   (wykresy zależności amplitudy sygnału wyjściowego w zależności od częstotliwości sygnału podawanego na wejście).

• Układ inercyjny z korektorem:

f1[kHz]	U1[V]	Uwy[mV]	K=Uwy/U1	lnK
10	0,094	18,34	0,195	-1,634
12	0,104	19,44	0,187	-1,677
14	0,106	20,2	0,191	-1,658
16	0,107	20,73	0,194	-1,641
18	0,109	21,13	0,194	-1,641
20	0,1	21,49	0,215	-1,538
22	0,112	21,73	0,194	-1,640
24	0,113	21,96	0,194	-1,638
26	0,114	22,15	0,194	-1,638
28	0,115	22,33	0,194	-1,639
30	0,115	22,46	0,195	-1,633
32	0,116	22,61	0,195	-1,635

Pogrubiona linia przedstawia teoretyczną charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową.

Wnioski :

1. Układ z korektorem ma dużo mniejsza stałą czasową niż układ bez korektora. Wniosek z tego taki, że zastosowanie układu korektora powoduje, że cały układ nie wprowadza znacznych zniekształceń sygnału (kształt bardziej zbliżony do wejściowego).

2. Na podstawie charakterystyki napięciowo-częstotliwościowej wnioskujemy, że dany układ jest filtrem dolnoprzepustowym, czyli przenosi sygnały małej częstotliwości. Sygnały wysokich częstotliwości są zwierane przez kondensator C do masy.

3. Dzięki zastosowaniu w układzie korektora kondensatora nastawnego możemy poprzez regulację doprowadzić do sytuacji w której cały układ wprowadza tylko niewielkie znieksztalcenia kształtu sygnału.

4. Badany przez nas układ jest układem I-go rzędu, czyli takim którego sygnał wyjściowy nie oscyluje w czasie ustalania.

1

1

T

y(t)= A(1-e^-1)

Elementy układu korektora

t [ms]

y(t)

y(t)=A

C

---