Sprawozdanie.

Ćwiczenie nr 6.

Okresowe sygnały elektryczne, parametry amplitudowe.

Cel ćwiczenia:

Pomiar napięć sygnału bez detekcji oraz sygnału wyprostowanego za pomocą multimetru cyfrowego. Obserwacja sygnału na ekranie oscyloskopu, analiza zmian okresu i amplitudy sygnału.

Schemat układu pomiarowego.

Lista i opis przyrządów.

• oscyloskop elektroniczny - HM 303-4 (30 HZ)

• generator funkcyjny typu KZ 1404A, 0,05 Hz ÷1M Hz

• woltomierz cyfrowy napięcia stałego i zmiennego typu Metex 3860 D

• makieta dydaktyczna MD-1

• transformator zasilający 15-20V/0,5A/50Hz

• trójnik BNC

• kabel koncentryczny „wtyk BNC- wtyk BNC”

• kabel „wtyk radiowy-wtyk radiowy

Omówienie pomiarów.

• tabele pomiarów

• kształt sygnału: sinusoida; częstotliwość 1 kHz; A_d=A_u= 1 V; 1 dz - 0,5 V

parametr amplitudowy detekcja sygnału	Usk [V]	Uśr [V]	Uszczyt [V]	Upp [V]
Sygnał bez detekcji	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,709	0,002	1,023	2,025
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,708	0,637	1,023	2,025
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,504	0,319	1,023	2,025
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Ujemna połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,497	0,319	0,994	2,025
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)

• kształt sygnału: prostokąt; częstotliwość 1 kHz; A_d=A_u= 1 V; 1 dz - 0,5 V

parametr amplitudowy detekcja sygnału	Usk [V]	Uśr [V]	Uszczyt [V]	Upp [V]
Sygnał bez detekcji	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,988	0,002	1,347	2,110
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,987	0,949	1,347	2,110
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,815	0,475	1,347	2,111
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Ujemna połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,601	0,475	0,743	2,111
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)

• kształt sygnału: trójkąt; częstotliwość 1 kHz; A_d=A_u= 1 V; 1 dz - 0,5 V

parametr amplitudowy detekcja sygnału	Usk [V]	Uśr [V]	Uszczyt [V]	Upp [V]
Sygnał bez detekcji	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,576	0,002	0,976	1,876
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,575	0,503	0,975	1,876
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,399	0,253	0,972	1,876
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
	Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Ujemna połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
		0,397	0,252	0,954	1,877
		Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)




• tabele pomiarów dla obliczanych współczynników

Usk	ΔUsk	δUsk	Uśr	ΔUśr	δUśr	Uszczyt	ΔUszczyt	δUszczyt	Upp	ΔUpp	δUpp	K	ΔK	δK	F	ΔF	δF
[V]	[V]		[V]	[V]		[V]	[V]		[V]	[V]
Sinusoida
0,709	0,0087	0,0122	0,002	0,0030	1,5080	1,023	0,0112	0,0109	2,025	0,0192	0,0095	354,500	538,9220	1,5202	1,443	0,0334	0,0232	sygnał bez detekcji
0,708	0,0087	0,0122	0,637	0,0081	0,0127	1,023	0,0112	0,0109	2,025	0,0192	0,0095	1,111	0,0277	0,0249	1,445	0,0335	0,0232	prostowanie dwupołówkowe
0,504	0,0070	0,0140	0,319	0,0056	0,0174	1,023	0,0112	0,0109	2,025	0,0192	0,0095	1,580	0,0495	0,0314	2,030	0,0505	0,0249	prostowanie jednopołówkowe (+)
0,497	0,0070	0,0140	0,319	0,0056	0,0174	0,994	0,0110	0,0110	2,025	0,0192	0,0095	1,558	0,0490	0,0314	2,000	0,0501	0,0251	prostowanie jednopołówkowe (-)
Prostokąt
0,988	0,0109	0,0110	0,002	0,0030	1,5080	1,347	0,0138	0,0102	2,110	0,0199	0,0094	494,000	750,4040	1,5190	1,363	0,0290	0,0213	sygnał bez detekcji
0,987	0,0109	0,0110	0,949	0,0106	0,0112	1,347	0,0138	0,0102	2,110	0,0199	0,0094	1,040	0,0231	0,0222	1,365	0,0290	0,0213	prostowanie dwupołówkowe
0,815	0,0095	0,0117	0,475	0,0068	0,0143	1,347	0,0138	0,0102	2,111	0,0199	0,0094	1,716	0,0446	0,0260	1,653	0,0362	0,0219	prostowanie jednopołówkowe (+)
0,601	0,0078	0,0130	0,475	0,0068	0,0143	0,743	0,0089	0,0120	2,111	0,0199	0,0094	1,265	0,0346	0,0273	1,236	0,0309	0,0250	prostowanie jednopołówkowe (-)
Trójkąt
0,576	0,0076	0,0132	0,002	0,0030	1,5080	0,976	0,0108	0,0111	1,876	0,0180	0,0096	288,000	438,1080	1,5212	1,694	0,0411	0,0243	sygnał bez detekcji
0,575	0,0076	0,0132	0,503	0,0070	0,0140	0,975	0,0108	0,0111	1,876	0,0180	0,0096	1,143	0,0311	0,0272	1,696	0,0412	0,0243	prostowanie dwupołówkowe
0,399	0,0062	0,0155	0,253	0,0050	0,0199	0,972	0,0108	0,0111	1,876	0,0180	0,0096	1,577	0,0558	0,0354	2,436	0,0648	0,0266	prostowanie jednopołówkowe (+)
0,397	0,0062	0,0156	0,252	0,0050	0,0199	0,954	0,0106	0,0111	1,877	0,0180	0,0096	1,575	0,0559	0,0355	2,403	0,0642	0,0267	prostowanie jednopołówkowe (-)

U_sk - wartość zmierzonego napięcia skutecznego

U_śr - wartość zmierzonego napięcia średniego

U_pp - wartość zmierzonego napięcia międzyszczytowego

U_szczyt - wartość zmierzonego napięcia maksymalnego

ΔU_sk, ΔU_śr, ΔU_szczyt, ΔU_pp - niepewności bezwzględne pomiaru poszczególnych napięć

δU_skδU_śr, δU_szczyt, δU_pp - niepewności względne pomiaru poszczególnych napięć

K - współczynnik kształtu

ΔK - niepewność bezwzględna współczynnika kształtu

δK - niepewność względna współczynnika kształtu

F - współczynnik szczytu

ΔF - niepewność bezwzględna współczynnika szczytu

δF - niepewność względna współczynnika szczytu




Użyte wzory i przykładowe obliczenia.

• obliczenie niepewności bezwzględnej pomiaru napięcia




np.


• obliczenie niepewności względnej pomiaru napięcia




np.


• wyznaczanie współczynnika kształtu - K - według wzoru:




np.


• wyznaczanie niepewności bezwzględnej współczynnika kształtu z wykorzystaniem różniczki logarytmicznej




np.


• wyznaczanie niepewności względnej współczynnika kształtu z wykorzystaniem różniczki logarytmicznej




np.


• wyznaczanie współczynnika szczytu - F - według wzoru:




np.


• wyznaczanie niepewności bezwzględnej współczynnika szczytu z wykorzystaniem różniczki logarytmicznej




np.


• wyznaczanie niepewności względnej współczynnika szczytu z wykorzystaniem różniczki logarytmicznej




np.


Dyskusja wyników.

W ćwiczeniu tym przyjęto, że niepewności pomiarów napięć wynikają jedynie z błędu, jaki posiada miernik cyfrowy. Zaniedbano błędy, jakie mogą być generowane przez makietę dydaktyczną.

Pomiary potwierdziły wartości liczbowe współczynników kształtu i szczytu zamieszczone w tabeli 1 w instrukcji do ćwiczenia. Można to ustalić stwierdzając, że wartości te znajdują się w granicach błędu uzyskanych wyników.

Badając obraz, jaki można było zobaczyć na ekranie oscyloskopu w trakcie ćwiczenia, można stwierdzić, że kształt sygnału dla napięcia międzyszczytowego we wszystkich przypadkach był taki sam, jak kształt badanego sygnału bez detekcji. Okres sygnałów wyjściowych wynosił 1 ms. Dla sygnału prostowanego dwupołówkowo dla sygnału sinusoidalnego i trójkątnego okres sygnału malał do 0,5 ms, natomiast dla sygnału prostokątnego pozostawał bez zmian.

Dla sygnału sinusoidalnego początkowa amplituda wynosiła 1V, dla sygnału prostowanego amplituda zmalała do 0,5 V dla każdego z prostowań.

Dla sygnału prostokątnego początkowa amplituda wynosiła 1V, dla sygnału prostowanego dwupołówkowo amplituda zmalała do 0,25 V, dla sygnału prostowanego jednopołówkowo amplituda wynosiła 0,625 V dla potaniej połówki sygnału i 0,375 dla ujemnej połówki sygnału.

Dla sygnału trójkątnego początkowa amplituda wynosiła 1V, dla sygnału prostowanego amplituda zmalała do 0,5 V dla każdego z prostowań.

Trójnik BNC

Sieć 230 V/50Hz

Transformator zasilający

Makieta dydaktyczna

MD - 1

Przyrząd cyfrowy

„Metex”

Oscyloskop

Generator funkcyjny

---