POLITECHNIKA WROCŁAWSKA	LABORATORIUM MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO
WASILUK ANNA WĘGRZYN PRZEMYSŁAW	Wydz. Elektroniki 1 rok EiT	Grupa 4	Ćwiczenie nr. 4
Pomiar parametrów sygnałów napięciowych metodą próbkowania i cyfrowego przetwarzania	Data wykonania 16.04.98	Data oddania 23.04.98	Ocena

CEL ĆWICZENIA

Poznanie pojęć związanych z metodą próbkowania i kwantowania sygnału napięciowego. Zaznajomienie się z środkami technicznymi stosowanymi w tej metodzie oraz ze źródłem i charakterem błędów występujących w pomiarach parametrów sygnałów cyfrowego przetwarzania.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

1) Zapoznanie się z obsługą programu komputerowego wspomagającego ćwiczenie .

2. Dobranie częstotliwości próbkowania i częstotliwości sygnału mierzonego tak, aby w oknie czasowym mieściło się 2.5 okresu sygnału badanego.

1. zmierzenie sygnału woltomierzem V543 oraz układem próbkująco-pamiętającym

2. wykonanie pomiarów próbkowania sygnału wejściowego dla próbek w zakresie100-500

notując wyniki co 50 próbek

3. dla zmierzonych (zapamiętanych) wyników pomiarów wyznaczamy błąd pomiaru wartości średniej i skutecznej sygnału napięciowego

4. wykreślenie zależności
   oraz
   

3. Dobranie częstotliwości próbkowania i częstotliwości sygnału badanego tak, aby w oknie czasowym mieściło się dużo okresów badanego sygnału.

Pomiary wykonujemy tak jak wcześniej, z tym że okno czasowe zmienia się o 1%, 2%,

5%, 10% .

4) Ponownie dobieramy częstotliwości tak, by w oknie czasowym mieścił się jeden

okres i wykonujemy pomiary identycznie jak wcześniej.

Schemat blokowy układu pomiarowego

TABELE POMIARÓW I OBLICZENIA

• Tabela pomiarów dla T_okna=2.5T_g (U_AC=1.698V, U_DC=1.028V, T_g=10ms , f_p=20kHz)

Tabela nr 1

Ilość próbek	OST (Tokna)	ŚRD	SKT	δUSK	δUŚR
[ - ]	[ ms ]	[ V ]	[ V ]	[ % ]	[ %]
100	5	1.452 0.624 1.900	2.187 1.763 2.391	20.46	84.82
150	7.5	0.894 0.562 0.686	2.063 1.765 1.900	11.08	45.36
200	10	1.023 1.026 1.025	1.987 1.988 1.987	0.15	0.49
250	12.5	0.919 1.347 0.789	1.843 2.156 1.820	8.62	31.03
300	15	1.137 1.379 1.379	2.048 2.162 2.162	8.92	34.14
350	17.5	1.222 0.717 0.722	2.097 1.754 1.760	11.63	30.21
400	20	1.023 1.025 1.022	1.987 1.987 1.985	0.10	0.58
450	22.5	0.790 0.960 1.222	1.908 1.908 2.103	5.95	18.87
500	25	1.324 1.322 1.216	2.135 2.135 2.084	7.56	28.79

• Tabela pomiarów dla T_okna=25T_g ( U_AC=1.698V, U_DC=1.031V, T_g=10ms, f_p=2kHz )

Tabela nr 2

Ilość próbek	OST (Tokna)	ŚRD	SKT	δUSK	δUŚR
[ - ]	[ ms ]	[ V ]	[ V ]	[ % ]	[ %]
500	250	1.031	1.990	0.176	0
495	247.5	1.011	1.975	0.578	2.037
490	245	1.018	1.983	0.176	1.261
475	237.5	1.009	1.975	0.578	2.134
450	225	1.016	1.983	0.176	1.455

• Tabela pomiarów dla T_okna=T_g ( U_AC=1.698V, U_DC=1.031V, T_g=25ms, f_p=20kHz )

Tabela nr 3

Ilość próbek	OST (Tokna)	ŚRD	SKT	δUSK	δUŚR
[ - ]	[ ms ]	[ V ]	[ V ]	[ % ]	[ %]
500	25	1.025	1.987	0.025	0.582
495	24.75	1.009	1.98	0.327	2.133
490	24.5	0.991	1.971	0.78	3.88
475	23.75	0.923	1.933	2.693	9.81
450	22.5	0.802	1.834	7.676	22.21

Wory do obliczeń:

• Wartość napięcia skutecznego obliczam ze wzoru:

• Błąd względny pomiaru wartości średniej liczę następująco:

• Błąd względny pomiaru wartości skutecznej obliczam ze wzoru:

Przykładowe obliczenia:

Dla T_okna=2.5T_g , OST=5[ms] mamy:

Dla T_okna=(kilkanaście)T_g , OST=247.5[ms] mamy:

WYKRESY

Wykres 1. Zależność błędu pomiaru wartości średniej i skutecznej w funkcji stosunku

okna czasowego do okresu przebiegu mierzonego dla danych z tabeli 1

Wykres 2. Zależność błędu pomiaru wartości średniej i skutecznej w funkcji stosunku okna czasowego do okresu przebiegu mierzonego dla danych z tabeli
2

Wykres 3. Zależność błędu pomiaru wartości średniej i skutecznej w funkcji stosunku okna czasowego do okresu przebiegu mierzonego dla danych z tabeli

3

WNIOSKI I UWAGI

• szerokość okna czasowego ma duży wpływ na wynik pomiaru wartości skutecznej

napięcia mierzonego. Im szersze jest okno czasowe, tym bardziej dokładną uzyskujemy wartość skuteczną napięcia.

• jeśli napięcie mierzone próbkuje się większą ilością próbek, wówczas dla kilku pomiarów przy tym samym oknie czasowym uzyskuje się wyniki o zbliżonej wartości.

• względny błąd wartości skutecznej napięcia zależy od szerokości okna czasowego

i dla szerokości okna czasowego rzędu kilkuset milisekund jest znacznie mniejszy niż dla okna czasowego o szerokości kilku czy kilkunastu milisekund.

• w ostatnim etapie ćwiczenia nie mogliśmy dobrać częstotliwości próbkowania dla sygnału o częstotliwości równej 100Hz, tak aby w oknie czasowym otrzymać jeden okres (dla 500 próbek ).Wynikało to z faktu, że program komputerowy umożliwia próbkowanie sygnału z maksymalną częstotliwością próbkowania równą 30kHz.

Dlatego należało pobrać z generatora sygnał o większym okresie ( w naszym przypadku T_g=25ms ).

---