Instytut SYSTEMÓW INŻYNIERII

ELEKTRYCZNEJ

POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

Wydział: EEIA	Rok akademicki: 2011/2012
Studium......................................................	Semestr: II
Kierunek: AIR	NR. Grupy lab: 3
Specjalność.............................................

1. Sprawozdanie z ćwiczeń

   w laboratorium

Metrologii elektrycznej i elektronicznej

Ćwiczenie Nr: 2

Temat: Wykorzystanie algorytmów przetwarzania w oscyloskopie cyfrowym do obróbki sygnałów.

Data wykonania ćwiczenia	Nazwisko prowadzącego ćw.	Data oddania sprawozdania	Podpis prowadzącego ćwiczenie
09.05.2012r.	mgr inż. Adam Graczyk	23.05.2012r.

Nazwisko i Imię	Nr indeksu	Ocena spr.	Uwagi
Belica Karol	171317
Ciastek Artur	171323
Doczadis Wojciech	171326
Majtczak Jacek	171378

Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest porównanie mierzonych wartości miedzy odczytem z oscyloskopu i komputera oraz zapoznanie się z budowa i zasada działania oscyloskopu.

Układ pomiarowy:

Schemat blokowy oscyloskopu cyfrowego

Podłączanie oscyloskopu do źródła sygnału pomiarowego, regulacja nastaw oscyloskopu oraz pomiar parametrów sygnału kalibrującego

Układ połączeń

Sposób dołączenia sondy oscyloskopu do wewnętrznego źródła sygnału kalibrującego.

Widok płyty czołowej oscyloskopu TDS 220 / TDS210

Oznaczenia:

1. wyjście sygnału kalibrującego

2. gniazdo wejściowe kanału nr 1

3. gniazdo wejściowe kanału nr 2

4. gniazdo wejściowe zewnętrznego sygnału wyzwalającego

5. przełącznik czułości kanału nr 1

6. przełącznik czułości kanału nr 2

7. przełącznik podstawy czasu

8. przełączniki obwodu wyzwalania

9. przycisk menu do obsługi pomiarów automatycznych

10. przycisk menu rejestracji i gromadzenia danych

11. przycisk uruchamiający procedurę automatycznego dostosowania nastaw oscyloskopu do badanego sygnału

Postępowanie podczas pomiaru.

Połączyliśmy oscyloskop z komputerem PC poprzez interfejs RS232. Włączyliśmy oscyloskop oraz komputer i uruchomiliśmy program Instrument Manager w celu skomunikowania urządzeń. Zmieniając nastawy podstawy czasu i czułości kanału pierwszego dobraliśmy optymalne wartości tych nastaw w celu uzyskania na ekranie oscyloskopu 2 do 4 okresów sygnału kalibrującego. Po ustawieniu prawidłowego sygnału przeprowadziliśmy akwizycję sygnału we wszystkich dostępnych trybach (Sampling, Peak Detect, Average 4, Average 128) i wykonaliśmy transfer przebiegów do komputera

Za pomocą kursorów pomierzyliśmy na ekranie oscyloskopu parametry sygnału: wartość maksymalną U_m, okres T, czas trwania stanu wysokiego t_h, czas trwania stanu niskiego t_l, czas narastania zbocza t_n, czas opadania t_o. Te same parametry sygnałów odczytaliśmy korzystając z programu WaveStar.

Wyniki pomiaru parametrów sygnału kalibrującego:

Wyniki pomiarów z ekranu oscyloskopu

Tryb akwizycji	Pomiary napięcia	Pomiary czasu
	Umax	T
	V	ms
Sampling	2,6	1
Peak detect	2,66	1,01
Average 4	2,6	1
Average 128	2,58	1

Wyniki pomiarów automatycznych

Tryb akwizycji	Pomiary napięcia	Pomiary czasu
	Umax	T
	V	ms
Sampling	2,6	1
Peak detect	2,68	1
Average 4	2,6	1
Average 128	2,56	1

Przebiegi sygnału kalibrującego otrzymane w różnych trybach akwizycji:

- próbkowanie (sampling)

- wychwytywanie anomalii (peak detection)

- uśrednianie 4-krotne (average 4)

- uśrednianie 128-krotne (average 128)

Pomiary parametrów zadanych okresowych sygnałów testowych dla różnych trybów akwizycji:

Układ połączeń.

Postępowanie podczas pomiaru:

Dołączyliśmy do układu pomiarowego generator sygnału testowego. Następnie ustawiliśmy w oscyloskopie optymalne nastawy podstawy czasu (osi czasu) i czułości (osi wartości) do odczytu amplitudy napięcia U_m, wartości międzyszczytowej U_p-p, oraz okresu T i częstotliwości f sygnału. Pomiary przeprowadziliśmy przy różnych trybach akwizycji sygnału (Sampling, Peak Detect, Average) . Te same parametry sygnału pomierzyliśmy w komputerze korzystając z funkcji Waveform Measurement programu komputerowego WaveStar.

Wyniki pomiarów dla przebiegu sinusoidlanego, 300Hz

Tryb akwizycji	Pomiar w oscyloskopie	Pomiar w komputerze
	Um	Up-p
	V	V
Sampling	1	2
Peak detect	0,95	1,95
Average 4	0,95	1,95
Average 128	0,95	1,95

Wyniki pomiarów dla przebiegu trójkątnego, 600Hz

Tryb akwizycji	Pomiar w oscyloskopie	Pomiar w komputerze
	Um	Up-p
	V	V
Sampling	1	2
Peak detect	1	2
Average 4	1	2
Average 128	1	2

Figury Lissajous

Biorąc stosunek częstotliwości fx/fy = 1/3 i przesunięcie fazowe 90 stopni na ekranie oscyloskopu otrzymaliśmy taką figurę.

Fx=200Hz

Fy=600Hz

Wnioski:

Ćwiczenie przebiegło bez większych komplikacji. W naszym odczuciu zostało ono wykonane poprawnie, gdyż pomiary w dużym stopniu pokrywają się z założeniami teoretycznymi.

Oscyloskop jest narzędziem pomiarowym, którego celem jest uwidacznianie kształtów przebiegów i ich zmian w czasie. W oscyloskopie możemy zobaczyć wizualizacje badanego przebiegu. Możemy, również nie tylko określić, z pewnym przybliżeniem, wartości różnych wielkości obserwowanego przebiegu jak np. wartości amplitudy czy okresu, ale również zaobserwować wygląd badanego przebiegu. Pomiary niestety nie są określane z taką dokładnością jak przy pomocy innych przyrządów pomiarowych, bowiem na błąd pomiaru składa się wiele czynników takich jak: błąd odchylania, błąd przetwarzania sygnału przez oscyloskop, błąd odczytu wartości przez obserwatora, czy też błąd jaki wprowadza znaczna szerokość plamki świetlnej. Wyniki pomiarów automatycznych są zatem dokładniejsze ponieważ przy odnotowywaniu pomiarów z ekranu oscyloskopu duży wpływ ma czynnik ludzki; niedoskonałości ludzkiego narządu wzroku wpływają na dokładność pomiarów przyczyniając się do powstawania niedoskonałości.