Michał Petryszak, gr.34 zespół 7

14.11.2005

LABORATORIUM MIERNICTWA WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH

SPRAWOZDANIE z ćw. 11

Temat: Oscyloskop cyfrowy w akwizycji i analizie danych w pomiarach pętli histerezy.

1. Cel ćwiczenia:

Wykorzystanie systemu akwizycji danych w pomiarach pętli histerezy magnetycznej rdzenia ferrytowego.

Schemat systemu pomiarowego:

schemat przetwarzania sygnałów w oscyloskopie cyfrowym:

Sygnał wchodzący poprzez dzielnik jest wzmacniany przez wzmacniacz wstępny. Następnie układ próbkująco-pamiętający dzieli sygnał na póbki, z których każda jest pamiętana przez chwilę potrzebną do jego przetworzenia przez przetwornik analogowo-cyfrowy, który próbki analogowe sygnału zmienia na sygnał cyfrowy. Przetworzony sygnał bitowy przechowywany jest w pamięci, z której jest on wyprowadzany do wyświetlacza poprzez jednostkę centralną. Jeśli obraz na oscyloskopie ma się zmieniać w czasie rzeczywistym, to pamięć jest na bieżąco odświeżana nowymi danymi.

2. Przebieg ćwiczenia.

Do urządzenia pierwotnego dzenia podłączamy z generatora sinusoidalne napięcie i ustawiamy taką amlitudę sygnału generowanego, aby na oscyloskopie widać było wyraźny przebieg sygnału wejściowego magnesującego i wyjściowego pomiarowego.

Po ustawieniu odpowiedniej amplitudy generatora dokonujemy akwizycji danych poprzez program komputerowy BenchLink, który pobiera sygnał z oscyloskopu do komputera i wyświetla je w Excelu.

Na podstawie danych pomiarowych otrzymaliśmy przebiegi : wejściowego napięcia sinusoidalnego z generatora oraz napięcia pomiarowego na uzwojeniu wtórnym -pomiarowym. Na wykresie przebiegu wejściowego widać idealną sinusoidę o amplitudzie ok. 0,6 V.

Wykres przebiegu naięcia wyjściowego ukazuje charakterystyczne „piki” -gwałtowne impulsy skoki tego napięcia. Po nałożeniu na siebie obu wykresów widać, że moment wystąpienia tych skoków jest wtedy, gdy chwilowa wartość napięcia z generatora jest w okolicy zera, a wartość zerowa przebiegu wyjściowego wtedy, gdy napięcie generatora przyjmuje wartość największą. Jednocześnie w tym momencie sygnał z generatora najszybciej się zmienia. To szybkość zmian napięcia wejściowego wpływa na wielkość napięcia wyjściowego, a nie sama jego wartość.

Przekładnia pierścienia uzwojonego powoduje zwiększenie amplitudy napięcia wyjściowego w stosunku do generowanego:

gdzie Z₁, Z₂ -liczba zwojów odpowiednio uzwojenia pierwotnego i wtórnego

U₁, U₂ -napięcia na uzwojeniach: pierwotnym i wtórnym.

Pomiar pętli histerezy.

Wyniki pomiarów przebiegów napięć generowanego i wyjściowego niosą dla nas informację o namagnesowaniu rdzenia. Po odpowiednim przekształceniu, znając parametry rdzenia i drutu zwojowego możemy z nich otrzymać natężenie pola magnesującego H i wywołaną tym indukcję magnetyczną B:

	l - długość drogi magnetycznej l=8,168 cm R- opór obwodu R=1Ω
	Φ-strumień magnetyczny; s-równoważny przekrój rdzenia; µo, µr -przenikalność magnetyczna próżni i względna ferrytu(=600)
l- długość drutu zwojowego -obliczamy korzystając ze znanej wartości przekroju S.	;

Wnioski:

• Po wykreśleniu pętli histerezy okazuje się, że u góry się ona nie zamyka. To spowodowane jest szumami i zakłóceniami występującymi podczas pomiarów. Aby temu zaradzić wprowadzamy odpowiedni współczynnik korekcyjny, aby pętla histerezy się zamknęła.

• Na wykresie pętli histerezy możemy wyróżnić dwa charakterystyczne odcinki:

• B_r -remanencja(pozostałość) magnetyczna. Jest to wartość indukcji magnetycznej ferromagnetyku, jaka pozostaje po namagnesowaniu go polem o wartości natężenia równej H_m i późniejszym zmniejszeniu tej wartości do 0.

• H_c -koercja. Jest to wartość natężenia pola magnetycznego o kierunku przeciwnym do kierunku pola magnesującego jaka jest konieczna do rozmagnesowania ferroelektryku.

• Uzyskana przez nas pętla histerezy przedstawia materiał magnetycznie miękki. Dla takiego materiału charakterystyczna jest wąska pętla histerezy o stosunkowo małej wartości H_c

• Wyróżnia się także materiały magnetycznie twarde, o wartości H_c porównywalnej do B_r - mają „szeroką” pętlę histerezy
  

GENERATOR

Przetwornik

U/A

OSCYLOSKOP

CYFROWY

KOMPUTER

_{PRÓBKA PIERŚCIENIOWA UZWOJONA}

dzielnik

Wzmacniacz wstępny

Układ próbkująco-pamiętający

Wzmacniacz końcowy

Przetwornik A/C

pamięć

Jednostka centralna

Rdzeń ferrytowy:

-uzwojenie pierwotne: 20 zwojów(magnesujące)

-uzwojenie wtórne 50 (pomiarowe)

---