Laboratorium Miernictwa Wielkości Elektrycznych

Krzysztof Mańka Gr.33

Wstęp

Na ćwiczeniu laboratoryjnym mieliśmy możliwość zaznajomić się z zasadami działania oscyloskopów, są to jedne z najbardziej uniwersalnych przyrządów pomiarowych, znajdują zastosowanie wszędzie tam gdzie zależy nam na obserwacji i analizie kształtu przebiegów czasowych prądów i napięć oraz innych wielkości, które potrafimy przedstawić za pomocą napięcia elektrycznego. Dzięki oscyloskopom otrzymane wyniki pomiarów zostają przedstawione na ekranie urządzenia, co umożliwia nam dokładniejszą obserwację badanego zjawiska. Do dyspozycji mieliśmy dwa oscyloskopy oraz generatory funkcji za pomocą, których generowaliśmy różnego typu przebiegi i obserwowaliśmy zachowanie się oscyloskopów.

Poniżej przedstawiony jest schemat blokowy oscyloskopu, razem z wyróżnionymi jego elementami.

Przy czym:

DNy: dzielnik napięcia toru Y

Wy: wzmacniacz pomiarowy

GNP: generator

DNx: dzielnik napięcia toru X

Wx: wzmacniacz pomiarowy

UF: układ formujący ujemne impulsy

Z1: zasilacz wysokonapięciowy

Z2: zasilacz niskonapięciowy

DN: dzielnik napięcia

KN: kalibrator napięcia

Badanie odpowiedzi impulsowej dla dużych częstotliwości:

Pomiar ten przeprowadziliśmy za pomocą generatora funkcji oraz oscyloskopu . Na wejście oscyloskopu puściliśmy sygnał o częstotliwości 1000kHz, regulując odpowiednio stałą czasową otrzymaliśmy na ekranie odpowiedni obraz (przedstawiony w protokole), na podstawie wyświetlonych danych mogliśmy określić wartość czasu narastania impulsu t_r, który w naszym wypadku wynosił 1,5μs. Jak widać generator przy tak dużej częstotliwości potrzebuje odpowiedniej ilości czasu, aby impuls osiągnął swoje maksimum.

Badanie odpowiedzi impulsowej dla małych częstotliwości:

Kolejny pomiar przeprowadziliśmy dla takiego samego układu, z tym wyjątkiem, że tym razem na wejście oscyloskopu podawaliśmy sygnały o mniejszej częstotliwości, a dokładniej 100, 10 oraz 5 Hz. Wyniki otrzymanych pomiarów zamieszczone są w protokole. Należy zwrócić uwagę, iż wraz ze spadkiem częstotliwości zwiększał się zwis impulsu. Natomiast dla wejścia ze stała składową nie zaobserwowaliśmy zwisu lub zwis, jaki wystąpił był tak mały, że go nie byliśmy w stanie go zaobserwować.

Pomiar stałej składowej

Przy pomiarze składowej stałej użyliśmy po raz kolejny tego samego układu pomiarowego, na samym początku znaleźliśmy poziom zerowy podstawy czasu. Następnie mieliśmy możliwość sprawdzenia maksymalnej dodatniej oraz jednej stałej na wyjściu badanego generatora. W naszym wypadku wynosiły one kolejno U₊=0V oraz U_-=1V

Pomiar częstotliwości generatora GB z wykorzystaniem rozciągu sinusoidalnego

Krzywe Lissajous (figury Lissajous) to w matematyce krzywe opisane przez równania parametryczne

opisujące drgania harmoniczne. Tą rodzinę krzywych zbadał Nathaniel Bowditch w 1815, badania kontynuował Jules Antoine Lissajous.

Kształt krzywych jest szczególnie uzależniony od współczynnika a/b. Dla współczynnika równego 1, krzywa jest elipsą, ze specjalnymi przypadkami okrąg (A = B, δ = π/2 radianów) oraz odcinek (δ = 0). Inne wartości współczynnika dają bardziej złożone krzywe, które są zamknięte tylko gdy a/b jest liczbą wymierną.

Jedną z metod uzyskiwania krzywych Lissajous jest podanie na wejścia oscyloskopu, pracującego w trybie XY, dwóch sygnałów sinusoidalnych o częstotliwościach pozostających w stosunku a/b. Ciekawy efekt uzyskuje się również, gdy stosunek tych częstotliwości jest minimalnie różny: dzięki płynnej zmianie fazy (parametru δ) uzyskuje się dobrą iluzję trójwymiarowości - krzywa wydaje się "obracać". W najprostszym przypadku a ≈ b otrzymujemy efekt "kręcącej się monety".

Krzywe Lissajous są czasem wykorzystywane w projektach graficznych jako logo.

---