WYDZIAŁ ELEKTRONKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH LABORATORIUM METROLOGII I TECHNIKI EKSPERYMENTU GRUPA 4A
Ćwiczenie nr 5 Pomiary napięć zmiennych	Imię i nazwisko	Dariusz Kos
		Data wykonania ćwiczenia	31.05.2005
		Data odbioru sprawozdania	07.06.2005
		Ocena zaliczenia
		Uwagi i podpis

Sprawozdanie

11.5.1. Charakterystyka układu prostowniczego woltomierza prostownikowego mostkowego.

Tablica 10.1

ID	mA	0.2	0.5	1	1.5	2	2.5
UD	V	0.487	0.525	0.557	0.577	0.590	0.601

R_mA = 79.5Ω

Objaśnienia do legendy:

D1 - charakterystyka jednej diody

D1+D2 - charakterystyka dwóch diod połączonych szeregowo

Rp - charakterystyka obciążenia Rp

D1+D2+Rp - charakterystyka całego układu prostowniczego

Obserwacje:

Z faktu, że w momencie przejścia w napięcia ujemne zaczyna pracować druga para diod prostowniczych mostka, a przez gałąź obciążenia prąd I przepływa dalej w tym samym kierunku, wynika, że należy brać wartość bezwględną z napięcia wejściowego U. Stąd wynika również symetryczność charakterystyki układu względem osi OY.

11.5.2. Skalowanie woltomierzy prostownikowych

Tablica 10.2 - woltomierz z przetwornikiem wartości średniej

I	mA	0.2	0.5	1	1.5	2	2.5
U	V	1.407	2.19	3.42	4.61	5.76	6.87

Tablica 10.4 - woltomierz z przetwornikiem wartości szczytowej

I	mA	0.2	0.5	1	1.5	2	2.5
U	V	0.778	1.315	2.16	3.01	3.85	4.67

11.5.3. Chwilowa rezystancja wejściowa woltomierza prostownikowego szczytowego

Tablica 10.5

		U20	U30	U10 (iład)	U23 ΔUC(1 μF)	U23 ΔUC(10 μF)
U	V	6.760	11.92	0.204	2.400	0.320
Dy	V/cm	1	2	0.05	1	1

W celu wyznaczenia minimalnej wartości chwiowej rezystancji wejściowej woltomierza należy wyznaczyć maksymalny prąd ładowania i_ład = i_we, który występuje w momencie największego spadku napięcia U₁₀ na rezystorze R_N:

W tym samym momencie u_we = U₂₀, stąd:

11.5.4. Moduł impedancji wejściowej woltomierza elektronicznego V-640

Tablica 10.6

f [kHz]	Ua [V]	Ub [V]
1	5	4.9
10	5	2.64

W celu wyznaczenia modułu impedancji wejściowej woltomierza, wyznaczamy prąd przepływający przez opór R = 1MΩ i impedancję Z woltomierza, znając spadek napięcia U_b na impedancji:

Następnie obliczamy moduł impedancji z poniższego wzoru:

Wyniki obliczeń dla poszczególnych częstotliwości:

Wniosek:

Jeżeli ze wzrostem częstotliwości impedancja wejściowa woltomierza maleje, to ma ona charakter pojemnościowy (zgodnie ze wzorem na moduł reaktancji pojemnościowej:
).

11.5.5. Pomiar napięcia wielkiej częstotliwości.

Tablica 10.7

f [kHz]	Sposób pomiaru	Wynik [V]
1	bezpośrednio	4.0
500	bezpośrednio	0.8
500	za pomocą sondy ”w.cz.”	3.9

Błąd względny pomiaru bez użycia sondy w.cz.:

Wniosek:

Pomiar napięć w.cz. bez użycia sondy może się jedynie nadawać do stwierdzania istnienia napięcia. Pomiar ten obarczony jest bardzo dużym błędem wynikającym z istnienia na doprowadzeniach niewielkich pojemności pasożytniczych mających istotny wpływ na napięcia w.cz.11.5.6. Pomiary przebiegów odkształconych

Tablica 10.8

Kształt	U M3640D [mV]	UME-21 [mV]	k	Ur [mV]
sinus	100.0	98.9	1	98.9
prostokąt	100.0	108.7	0.9	97.93
trójkąt	100.0	95.3	1.04	99.14

Mnożnik poprawkowy obliczamy ze wzoru:

F_x - współczynnik kształtu przebiegu odkształconego

F_sinus - współczynnik kształtu sinusoidy

Współczyniki kształtu dla poszczególnych przebiegów:

F_sinus = 1.11

F_prostokąt = 1

F_trójkąt =

Błąd metody eliminujemy, mnożąc wartość odczytaną z multimetru ME-21 przez mnożnik poprawkowy dla odpowiedniego przebiegu:

11.5.7. Rejestracja przebiegów wolnozmiennych

Kształt	okres [s]	napięcie międzyszczytowe [V]
sinus	99	6
prostokąt	95	6.04
trójkąt	98	6

11.5.8. Symulacja komputerowa pomiaru amplitudy

1. wpływ rozdzielczości przetwornika A/C

W miarę zwiększania rozdzielczości następowało zdecydowane poprawienie dokładności pomiarów.

2. wpływ momentu próbkowania

Najdokładniejsze pomiary miały miejsce w momencie próbkowania w ekstremalnych wartościach sinusoidy, natomiast najmniej dokładne w momentach przejścia przez zero.

3. wpływ harmonicznych

Dodawanie kolejnych harmonicznych pogarszało wyniki pomiarów, stąd wniosek że należy stosować filtry przy badaniu amplitudy sygnału o określonej częstotliwości.

---