SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE 6

Okresowe sygnały elektryczne, parametry amplitudowe.

1. 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.

2. Schemat układu pomiarowego:

3. Tabela pomiarowa

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

parametrtr amplitudowy detekcja sygnału	Usk [V]	Uśr [V]	Uszczyt [V]	Upp [V]
Sygnał bez detekcji	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,481	0,000	0,957	1,967
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,684	0,614	0,983	1,967
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,485	0,307	0,983	1,967
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Ujemna połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,481	0,306	0,957	1,967
	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
	0,493	0,000	0,475	0,950
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,493	0,907	0,929	1,877
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,651	0,453	0,921	1,876
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Ujemna połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,653	0,452	0,926	1,877
	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
	0,570	0,000	0,976	1,867
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,533	0,466	0,902	1,805
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,371	0,233	0,893	1,805
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Ujemna połówka sygnału	Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym
	0,371	0,232	0,898	1,804
	Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2)

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.

Wnioski:

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.

• 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
0,481	0,007	0,015	0,000	0,003	0	0,957	0,011	0,011	1,967	0,019	0,009	0	0	-	1,989	0,0518	0,0260
0,684	0,009	0,012	0,614	0,008	0,013	0,983	0,011	0,011	1,967	0,019	0,009	1,111	0,0290	0,0261	1,437	0,0349	0,0243
0,485	0,007	0,014	0,307	0,007	0,023	0,983	0,011	0,011	1,967	0,019	0,009	1,580	0,0588	0,0372	2,027	0,0519	0,0256
0,481	0,007	0,014	0,306	0,007	0,023	0,957	0,011	0,011	1,967	0,019	0,009	1,572	0,0588	0,0374	1,989	0,0518	0,0260
Prostokąt
0,493	0,007	0,014	0,000	0,003	0	0,475	0,007	0,015	0,950	0,011	0,012	0	0	-	0,963	0,0279	0,0289
0,493	0,007	0,014	0,907	0,010	0,011	0,929	0,010	0,011	1,877	0,018	0,021	0,544	0,0137	0,0252	1,884	0,0470	0,0249
0,651	0,008	0,012	0,453	0,007	0,015	0,921	0,010	0,011	1,876	0,018	0,021	1,437	0,0399	0,0278	1,414	0,0327	0,0231
0,653	0,008	0,012	0,452	0,007	0,015	0,926	0,010	0,011	1,877	0,018	0,021	1,445	0,0401	0,0278	1,418	0,0327	0,0230
Trójkąt
0,579	0,008	0,014	0,000	0,003	0	0,876	0,010	0,011	1,867	0,018	0,010	0	0	-	1,513	0,0382	0,0252
0,533	0,007	0,013	0,466	0,007	0,015	0,902	0,010	0,011	1,805	0,017	0,009	1,144	0,0322	0,0281	1,692	0,0409	0,0242
0,371	0,006	0,016	0,233	0,005	0,021	0,893	0,010	0,011	1,805	0,017	0,009	1,592	0,0599	0,0376	2,407	0,0659	0,0274
0,371	0,006	0,016	0,232	0,005	0,022	0,898	0,010	0,011	1,804	0,017	0,009	1,599	0,0603	0,3771	2,420	0,0661	0,0273

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