Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica

Wydział Inżynierii Mechanicznej I Robotyki

Laboratorium z Metrologii 2

Temat ćwiczenia :

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu.

Karol Sokal

Rok 3, Grupa 3

Rok akademicki: 2010/2011

WŁASNOŚCI DYNAMICZNE PRZETWORNIKÓW PIERWSZEGO RZĘDU

1. Stanowisko pomiarowe:

Przedmiotem badań będzie układ elektroniczny RC, który jest analogią przetwornika I rzędu.

Generator: Metex Universal System MS-9150

Oscyloskop: Gold Star Oscilloscope OS-3040

Teoretyczne wyznaczenie transmitancji układu RC (elementu inercyjnego I rzędu) :

2. Wyznaczenie stałej czasowej T

Dane:

R= 2,2 kΩ

C=5,1 nF,

T=2,2·10³·5,1·10^-9= 0,011 [ms]

Odpowiedź skokowa elementu pierwszego rzędu

• Wyznaczenie stałej czasowej:

Liczba działek: 0,57

Podstawa czasu:

T = 0,57·0,2 = 0,114 [μs]

• Wzmocnienie:

3. Wyznaczenie charakterystyki amplitudowo - częstotliwościowej

Obliczenia i wykrey wykonane w programie Excel Uwej (U1) [V]

f [Hz]	Uwyj (U2) [V]	Uwej (U1) [V]	G(f)=Uwyj/Uwej [-]	LmG(f)=20logG(f) [dB]
200	6	6	1	0
600	6	5,2	0,866667	-1,24296
1000	6	5	0,833333	-1,58362
1500	6	4	0,666667	-3,52183
2000	6	2,8	0,466667	-6,61986
2500	6	2,4	0,4	-7,9588
3000	6	2,2	0,366667	-8,71457
3500	6	2	0,333333	-9,54243
4500	6	1,6	0,266667	-11,4806
5500	6	1,2	0,2	-13,9794
8000	6	0,8	0,133333	-17,5012
15000	6	0,4	0,066667	-23,5218

4. Charakterystyka fazowo - częstotliwościowa

Aby wyznaczyć charakterystykę wykonujemy pomiary korzystając z jednego kanału oscyloskopu. Odłączamy od płytek odchylania poziomego napięcie podstawy czasu. Następnie do płytek odchylania pionowego doprowadzamy napięcie U₁, zaś do płytek odchylania poziomego napięcie U₂. Na Ekranie pojawia się elipsa jak na rysunku:

Doświadczalnie sprawdzono:

Częstotliwość [Hz]	[liczba działek]	[liczba dzialek]	[rad]
2000	1,25	1,7	-0,8261
2500	1,2	1,5	-0,9273
3000	1,1	1,3	-1,00873
3500	1	1,1	-1,1411
4000	0,9	1	-1,11977
4500	0,8	0,9	-1,09491
5000	0,6	0,8	-0,84806
5500	0,6	0,7	-1,0297
6000	0,6	0,7	-1,0297
6500	0,6	0,7	-1,0297
7000	0,6	0,6	-1,5708

WNIOSKI:

Wraz ze wzrostem częstotliwości, przy stałej amplitudzie wejściowej, maleje wartość amplitudy na wyjściu. Dla każdego przetwornika I rzędu istnieje charakterystyczna dla niego częstotliwość graniczna, po której przekroczeniu, nie powinno się prowadzić pomiarów ze względu na duży błąd przetwarzania.. Dlatego przetwornik pomiarowy posiada określony zakres częstotliwości w których może poprawnie pracować.

Analizując wzór na częstotliwość graniczną wnioskujemy że im mniejsza wartość stałej czasowej, tym częstotliwość graniczna jest większa, co za tym idzie - poszerzony zakres pracy przetwornika pomiarowego.

Wartość częstotliwości granicznej układu odczytana z wykresów niewiele różni się od wartości obliczonej ze wzoru. Różnica tych wyników może być spowodowana błędem odczytu z wykresu.

3

---