WYDZIAŁ ELEKTRONKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH LABORATORIUM METROLOGII I TECHNIKI EKSPERYMENTU GRUPA 4A
Ćwiczenie nr 4 Multimetry cyfrowe i integracyjne przetworniki analogowo-cyfrowe	Imię i nazwisko	Dariusz Kos
		Data wykonania ćwiczenia	12.04.2005
		Data odbioru sprawozdania	25.04.2005
		Ocena zaliczenia
		Uwagi i podpis

Sprawozdanie

10.5.1. Wyznaczenie wartości względnego błędu dyskretyzacji w zakresie od 0 do 100V.

Wartość względnego błędu dyskretyzacji obliczamy ze wzoru:

gdzie:

r_z - rozdzielczość na danym zakresie

x_m - wartość mierzona

Poniższe tabele i wykresy przedstawiają zależności względnego błędu dyskretyzacji na poszczególnych zakresach pomiarowych:

zakres [mV]	100
rz [μV]	1
um [mV]	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
δd [%]	0.01000	0.00500	0.00333	0.00250	0.00200	0.00167	0.00143	0.00125	0.00111	0.00100

zakres [V]	1
rz [μV]	10
um [V]	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
δd [%]	0.01000	0.00500	0.00333	0.00250	0.00200	0.00167	0.00143	0.00125	0.00111	0.00100

zakres [V]	10
rz [mV]	0.1
um [V]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
δd [%]	0.01000	0.00500	0.00333	0.00250	0.00200	0.00167	0.00143	0.00125	0.00111	0.00100

zakres [V]	100
rz [mV]	1
um [V]	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
δd [%]	0.01000	0.00500	0.00333	0.00250	0.00200	0.00167	0.00143	0.00125	0.00111	0.00100

10.5.2. Pomiar napięcia stałego w obecności zakłóceń.

W zadaniu tym dokonywaliśmy pomiarów napięcia stałego zakłóconego napięciem zmiennym. Pomiary odbywały się za pomocą multimetru Agilent 34401A. W każdym z pomiarów zmienialiśmy tylko wartość częstotliwości sygnału zakłócającego.

Tabela pomiarów:

Wartość napięcia stałego [V]	5.00
Wartość amplitudy napięcia zmiennego [V]	1.4
Częstotliwość [Hz]	50	75	100
Umin [V]	4.9902	4.8417	4.9901
Umax [V]	4.9902	5.1387	4.9902
Umax - Umin [V]	0.0001	0.2970	0.0000

Wniosek:

Nałożenie napięcia zmiennego o częstotliwości 50 i 100Hz spowodowało bardzo znikome wahania przy pomiarze zakłóconego napięcia. Natomiast przy częstotliwości 75Hz wartość mierzonego napięcia wahała się już w granicach 0 ÷ 0.2970V. Fakt ten spowodowany jest tym, że multimetr Agilent 34401A został tak skonstruowany, by był odporny na zakłócenia o częstotliwości sieci energetycznej (50Hz) i jej wielokrotności.

Dowód:

Napięcie podawane na integrator jest sumą napięcia stałego U_s i napięcia zakłócającego u_z(t):

U_z - amplituda napięcia zakłócającego

ω - pulsacja napięcia zakłócającego

Przyjmijmy, że pomiar napięcia rozpoczął się w chwili t_o, a czas pierwszego całkowania wynosi τ. Napięcie średnie wynosi wówczas:

Aby drugi składnik sumy był równy 0, wystarczy, żeby
, czyli żeby
, gdzie n∈N.

Wiemy, że czas pierwszego całkowania w multimetrach integracyjnych przystosowanych do standardów europejskich wynosi τ = 20ms.

Dla poszczególnych częstotliwości mamy:

f = 50Hz, n = 50Hz * 20ms = 1 - tłumienie zakłóceń

f = 75Hz, n = 75Hz * 20ms = 1.5 - pojawienie się zakłóceń w pomiarze

f = 100Hz, n = 100Hz * 20ms = 2 - tłumienie zakłóceń

10.5.3. Wyznaczenie wartości napięcia referencyjnego przetwornika U/t.

Korzystając ze wzoru:

możemy wyznaczyć napięcie referencyjne:

Poniższa tabela zawiera wyniki obliczeń dla poszczególnych pomiarów:

k	0.1
Ux [V]	6.9969	13.9699	-7.0010
Uzm [V]	6.98	13.92	-7.06
T1 [ms]	20.00	20.00	20.00
T2 [ms]	13.80	28.00	14.00
Uo [V]	1.0140	0.9979	-1.0001

Wniosek:

Błędy w powyższych pomiarach mogą wynikać z niedokładnych odczytów z ekranu oscyloskopu.

Można przyjąć, że wartość bezwzględna napięcia referencyjnego w badanym przetworniku U/t jest w przybliżeniu równa 1V.

10.5.4. Wyznaczanie częstotliwości sygnału na wyjściu przetwornika U/f.

W celu obliczenia częstotliwości sygnału generowanego przez przetwornik U/f, wyznaczamy najpierw czas ładowania kondensatora C₂ w układzie przetwornika:

Dla C₁ = 3.3nF mamy:

Do obliczenia częstotliwości sygnału z przetwornika posługujemy się wzorem:

Dla V_in = 7.0023V, R₁ = 44.6kΩ i t_c = 22.4048μs mamy:

Przyjmując obliczoną wartość częstotliwości za wartość poprawną, możemy wyznaczyć względny błąd pomiaru dla częstotliwości zmierzonej f_pom = 7.00kHz:

Wniosek:

Występujący tu niewielki względny błąd pomiarowy może wskazywać zarówno na dużą dokładność wykonania pomiaru jak i na dużą stabilność badanego przetwornika U/f.

Strona 6

---