LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2

Ćwiczenie nr 9

„Pomiary podstawowych parametrów przebiegów elektrycznych”

Imię i nazwisko prowadzącego: dr hab. inż., prof. nadzw. Zbigniew Moroń

Wykonawcy ćwiczenia:	Ewa Kania 185784 Marta Kamecka 185713
Godzina, grupa:	czw, godz. 9.15-10.45
Termin zajęć:	1.12.2011r.

1. Wykaz aparatury

• multimetr METEX M-4640A: woltomierz zakres DC 2V-20V, dokładność ∓0,05%rdg+3dgt,nr inwent. I-21/IVh-1185

• oscyloskop analogowy nr. inwent. I-21∅1-1081-IVh

1. Schemat układu pomiarowego

Rys. 1 Schemat połączeń urządzeń na stanowisku laboratoryjnym

1. Przebieg ćwiczenia

   1. Pomiar parametrów amplitudowych

U_sk- wartość skuteczna sygnału

U_s – wartość szczytowa sygnału

U_ss – wartość międzyszczytowa sygnału

U_śr. – wartość średnia sygnału

1. Sygnał sinusoidalny

sygnał	Usk [V]	∆Usk [V]	Us [V]	∆Us [V]	Uss [V]	∆Uss [V]	Uśr [V]	∆Uśr. [V]
nieprostowany	0,6775	0,0007	0,9956	0,0008	1,9598	0,0013	0,0026	0,0003
prostowany dwupołówkowo	0,6774	0,0007	0,9958	0,0008	1,9605	0,0013	0,6091	0,0006
prostowany jednopołówkowo dodatnio	0,4868	0,0006	0,9956	0,0008	1,9607	0,0013	0,3057	0,0005
prostowany jednopołówkowo ujemnie	0,4790	0,0006	0,9598	0,0008	1,9611	0,0013	0,3052	0,0005

Tab. 1 Tabela pomiarowa parametrów amplitudowych dla sygnału sinusoidalnego

Przykładowe obliczenia:

dokładność multimetru: ∓0,05%rdg+3dgt

1. Sygnał prostokątny

sygnał	Usk [V]	∆Usk [V]	Us [V]	∆Us [V]	Uss [V]	∆Uss [V]	Uśr [V]	∆Uśr. [V]
nieprostowany	1,0150	0,0008	1,0274	0,0008	2,065	0,0014	0,0026	0,0003
prostowany dwupołówkowo	1,0157	0,0008	1,0279	0,0008	2,067	0,0014	1,0049	0,0008
prostowany jednopołówkowo dodatnio	0,7265	0,0007	1,0195	0,0008	2,067	0,0014	0,5036	0,0006
prostowany jednopołówkowo ujemnie	0,7290	0,0007	1,0281	0,0008	2,068	0,0014	0,5036	0,0006

Tab. 2 Tabela pomiarowa parametrów amplitudowych dla sygnału prostokątnego

1. Sygnał trójkątny

sygnał	Usk [V]	∆Usk [V]	Us [V]	∆Us [V]	Uss [V]	∆Uss [V]	Uśr [V]	∆Uśr. [V]
nieprostowany	0,5626	0,0006	0,9811	0,0008	1,9259	0,0013	0,0023	0,0003
prostowany dwupołówkowo	0,5626	0,0006	0,9811	0,0008	1,9254	0,0013	0,4917	0,0006
prostowany jednopołówkowo dodatnio	0,4010	0,0005	0,9788	0,0008	1,9255	0,0013	0,2467	0,0005
prostowany jednopołówkowo ujemnie	0,3952	0,0005	0,9677	0,0008	1,9259	0,0013	0,2467	0,0005

Tab. 3 Tabela pomiarowa parametrów amplitudowych dla sygnału trójkątnego

1. Wyznaczenie współczynników szczytu i kształtu oraz porównanie z wartościami tablicowymi

kształt sygnału	F	∆F	δF[%]	K	∆K	δK[%]
sinus	1,470	0,003	0,17	1,112	0,002	0,19
prostokąt	1,012	0,002	0,16	1,010	0,002	0,16
trójkąt	1,744	0,004	0,18	1,144	0,003	0,21
połowa sinusoidy	2,045	0,004	0,19	1,592	0,004	0,26
wyprostowana sinusoida	1,470	0,003	0,17	1,112	0,002	0,19
wyprostowany trójkąt	1,744	0,003	0,18	1,144	0,0023	0,21

Tab. 4 Zestawienie współczynników szczytu i kształtu

Przykładowe obliczenia:

• współczynnik szczytu

dla sygnału sinusoidalnego nieprostowanego:

dla sygnału sinusoidalnego nieprostowanego:

• współczynnik kształtu

1. Analiza wyników, wnioski:

• analiza parametrów amplitudowych – wartości międzyszczytowe oraz szczytowe są do siebie zbliżone zarówno w zakresie jednego kształtu sygnału (tj. dla sygnału nieprostowanego oraz poddanego prostowaniu) jak i między różnymi rodzajami sygnału i wynoszą ok. 2V – wartość międzyszczytowa oraz 1V – wartość szczytowa. Wartości te są zgodne z wartościami ustawionymi na oscyloskopie wg instrukcji. Wartości średnie między różnymi rodzajami sygnałów nieprostowanymi są bliskie zeru, co świadczy o tym, że są symetryczne, co obserwowane było na oscyloskopie w trakcie wykonywania pomiarów. Dla sygnału prostowanego dwupołówkowo największą wartość średnią uzyskano dla sygnału prostokątnego, a najmniejsza dla trójkątnego. Stosunek wartości średniej sygnału wyprostowanego dwupołówkowo do jednopolówko jest równy 2:1. Największa wartość skuteczną również uzyskano dla sygnału prostokątnego, a najmniejszą dla trójkątnego. Wartości skuteczne sygnału nieprostowanego oraz prostowanego dwupołówkowo w zakresie jednego rodzaju sygnału są niemal identyczne. Natomiast stosunek wartości skutecznych sygnału prostowanego dwupołówkowego do sygnału jednopołówkowego jest równy ok. 1,40:1 dla wszystkich kształtów.

• analiza współczynnika kształtu, który określony jest stosunkiem wartości skutecznej do wartości średniej , zawiera informację, w jakim stopniu rozpatrywany przebieg różni się od przebiegu prostokątnego. Dla przebiegu prostokątnego współczynnik kształtu K = 1, ponieważ wg literatury wartość skuteczna tego sygnału jest równa jego wartości średniej. Jest to również obserwowane w naszych pomiarach. Ogólnie można powiedzieć, że wyliczone wartości współczynnika kształtu są zbliżone do wartości tablicowych zamieszczonych w załączniku 1, choć zakresy niepewności nie obejmują wartości tablicowej

• analiza współczynnika szczytu - mówi on o stopniu odkształcenia przebiegu i jest definiowany jako iloraz wartości szczytowej do wartości skutecznej . Przykładowo dla idealnej sinusoidy współczynnik szczytu wynosi 1,414 (Tab.5 w załączniku) i jest tym większy, im bardziej jest odkształcony sygnał. Wyznaczony przez nas współczynnik kształtu sinusoidy jest o ok. 0,06 większy od tablicowej wartości, co świadczy o tym, że sygnał nie był mocno odkształcany, co potwierdza fakt, że na oscyloskopie nie obserwowano żadnych zniekształceń

Załączniki:

[1].

Tab. 5 źródło: http://www.ibp.pwr.wroc.pl/materialy/Podstawy%20elektrotechniki%20i%20elektroniki%202/prz_ib.pdf