INSTYTUT ELEKROTECHNIKI TEORETYCZNEJ METROLOGII I MATERIAŁOZNAWSTWA

POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

WYDZIAŁ: Elektrotechniki, Elektroniki, ROK AKADEMICKI: 2007/2008

Informatyki i Automatyki

STUDIUM: -------- SEMESTR: IV

KIERUNEK: Elektronika i Telekomunikacja NR GRUPY LAB.:

SPECJALNOŚĆ: --------

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ

W LABORATORIUM

METROLOGII ELEKTRYCZNEJ I ELEKTRONICZNEJ

ĆWICZENIE NR 8

TEMAT: Pomiar czasu i częstotliwości

Data wykonania ćwiczenia	Nazwisko prowadzącego ćw.	Data oddania sprawozdania	Podpis prowadzącego ćw.

Nazwisko i imię	Nr indeksu	Ocena kol.	Ocena spr.	Uwagi

Cel ćwiczenia :

Poznanie metod pomiaru czasu i częstotliwości oraz możliwości zastosowania niektórych typów częstościomierzy i czasomierzy.

Schemat układu pomiarowego:

Transformator sieciowy: TO-1 220/6V nr. 1407024

Częstotliwościomierz: ME I12-7/1-4800

Częstościomierz-czasomierz cyfrowy typu PLF-20

Generator funkcji typ POF-1: I12-7/1-4772

Zad 1.

Pomiar częstotliwości metodą bezpośrednią oraz metodą pośrednią

Naszym zadaniem był pomiar częstotliwości. W tym celu mieliśmy posłużyć sie generatorem częstotliwości połączonym z miernikiem częstotliwości.

Wyniki pomiarów zamieszczamy w tabelach

Bezpośredni	Nastawy generatora
Czas trwania bramki	1 Hz	10 Hz	100 Hz	1 kHz	10 kHz	100 kHz	1 Mhz
10s	0,0010	0,0100	0,1000	1,0000	10,000	100,000	999,9999	Wskazania miernika [kHz]
		0	0	0	0	0	0	0,0001	Błąd wskazania
	1s	0,001	0,010	0,100	1,000	10,000	100,000	1000,0	Wskazania miernika [kHz]
		0	0	0	0	0	0	0	Błąd wskazania
	10ms	0,0	0,0	0,1	1,0	10,0	100,0	1000,0	Wskazania miernika [kHz]
		0	0	0	0	0	0	0	Błąd wskazania
	100ms	0,000	0,01	0,10	1,00	10,00	100,00	1000,0	Wskazania miernika [kHz]
		0,001	0	0	0	0	0	0	Błąd wskazania

Pośredni	Nastawy generatora
Częstotliwość wzorca	1 Hz	10 Hz	100 Hz	1 kHz	10 kHz	100 kHz	1 Mhz
10 kHz	1000,0	100,0	10,0	1,0	0,1	0	0	Wskazania miernika T [ms]
		0,001	0,01	0,1	1	10	0	0	Wartość przeliczona f [kHz]
		0	0	0	0	0	0	0	Błąd wskazania [%]
	100 kHz	1000,00	100,00	10,00	1,00	0,10	0,01	0	Wskazania miernika T [ms]
		0,001	0,01	0,1	1	10	100	0	Wartość przeliczona f [kHz]
		0	0	0	0	0	0	0	Błąd wskazania [%]
	1 MHz	1000,001	100,000	10,000	1,000	0,100	0,010	0,001	Wskazania miernika T [ms]
		0,000999999	0,01	0,1	1	10	100	1000	Wartość przeliczona f [kHz]
		0,000000001	0	0	0	0	0	0	Błąd wskazania [%]
	10MHz	1000,0002	100,0001	10,0001	1,0000	0,1000	0,0100	0,0010	Wskazania miernika T [ms]
		0,0009999998	0,00999999	0,099999	1	10	100	1000	Wartość przeliczona f [kHz]
		0,000002	0,0001	0,001	0	0	0	0	Błąd wskazania [%]

Przy pomiarze pośrednim bezwzględny błąd wskazania wyliczamy ze wzoru:

Przykładowe obliczenie:

W przypadku gdy z obliczeń błąd wychodzi 0, przyjmujemy iż wynosi on w zależności od czasu działania licznika:

po 20 minutach pracy: ± 0,0000005/ 2 godz

po 40 minutach pracy: ± 0,00000003/ 2 godz

W oryginalnej tabeli pomiarowej zaznaczyliśmy pola w których wpisaliśmy tendencyjne wartości przewidywane na podstawie wyników pomiarów o mniejszych częstotliwościach.

Zarówno dla pomiaru bezpośredniego jak i pośredniego wykreślamy charakterystyki błędu wskazania w funkcji:

Zad 2.

Pomiar częstotliwości sieci zasilającej

W zadaniu tym mieliśmy mierzyć częstotliwość sieci zasilającej. Jak sie okazało w trakcie przygotowywań do wykonania ćwiczenia pomiar ten był mniej dokładny od pomiaru okresu częstotliwości i zgodnie z zaleceniami prowadzącego wykonaliśmy pomiary okresu.

Tabela pomiarowa

Lp.	okres [ms]	Częstotliwość [MHz]
1	20,0010	49,9975
2	20,0066	49,98351
3	20,0018	49,9955
4	20,0012	49,997
5	19,9977	50,00575
6	19,9978	50,0055
7	19,9935	50,01626
8	19,9967	50,00825
9	19,9968	50,008
10	20,0007	49,99825
11	19,9958	50,0105
12	19,9966	50,0085
13	19,9994	50,0015
14	19,9989	50,00275
15	19,9942	50,0145
16	19,9988	50,003
17	19,9951	50,01225
18	19,9967	50,00825
19	19,9931	50,01726
20	19,9935	50,01626
21	19,9903	50,02426
22	19,9939	50,01525
23	19,9889	50,02777
24	19,9909	50,02276
25	19,9964	50,009
26	19,9949	50,01275
27	19,9918	50,02051
28	19,999	50,0025
29	19,9938	50,0155
30	19,9913	50,02176

Dla uzyskanych wyników obliczamy:

Wartość średnia:

gdzie:
T - zmierzona wartość jednego okresu
f_i - przeliczona wartość częstotliwości
n - ilość pomiarów 30

Odchylenie standardowe:

Niepewność typu A:

Błąd pomiaru:

gdzie:

- średnia wartość pomierzonego okresu

- dokładność podstawy czasu
F_x - wartość średnia częstotliwości.

Niepewność typu B dla równomiernego rozkładu błędów:

Ponieważ µ_B » µ_A to µ_C będzie równe µ_B :

Niepewność rozszerzona przy współczynniku rozszerzenia k=2

Zad 3.

Pomiar czasu.

W połączeniu miernika z generatorem sygnału prostokątnego o regulowanym współczynniku wypełnienia mierzyliśmy odpowiednie przedziały czasu, a za ich pośrednictwem korzystając z odpowiednich wzorów liczyliśmy współczynnik wypełnienia. Pomiary wykonywaliśmy dla 100 Hz.

Tabela pomiarowa

Lp.	T	t1	t2	Tp=t1+t2	a=t1/T	ap=t1/Tp
	ms	ms	ms	ms	-	-
1	10,0193	4,9358	5,0824	10,0182	0,4926	0,4927
2	10,0218	7,7686	2,2472	10,0158	0,7752	0,7756
3	10,0137	2,0717	7,9436	10,0153	0,2069	0,2068

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

Na podstawie wyników możemy stwierdzić, że badany częstotliwościomierz jest dokładnym miernikiem. Stwierdzamy na podstawie obserwacji błędów pomiarowych. Uzyskane przez nas błędy w większości przypadków równe są błędom zerowym (przyjmujemy błędy z instrukcji).

Sieciowa częstotliwość w naszym przypadku wyniosła 50,01Hz, możemy wieć stwierdzić, iż otrzymany przez nas wynik jest bardzo podobny z podawaną powszechnie częstotliwością napięcia sieciowego czyli 50 Hz.

---