kabel koncentryczny wtyk BNC - wtyk BNC
kabel wtyk ”radiowy”
- wtyk ”radiowy”
Agnieszka Kasprzyszak |
Sprawozdanie z ćw. 6
|
Data wykonania: 28.04.2009 |
Prowadzący: Mgr inż. Elżbieta Szul-Pietrzak |
Temat: Okresowe sygnały elektryczne, parametry amplitudowe. |
Data oddania: 05.05.2009 Ocena: |
Cel ćwiczenia
Zapoznanie ćwiczących z analogowymi sygnałami zmiennymi, ich podstawowymi parametrami czasowymi i amplitudowymi oraz sposobem obliczeniowym jak i pomiarowym wyznaczania wartości tych parametrów.
Ugruntowanie umiejętności posługiwania się oscyloskopem analogowym jako narzędziem pomiarowym.
Schemat pomiarowy
kabel koncentryczny wtyk BNC - wtyk BNC
kabel wtyk ”radiowy”
- wtyk ”radiowy”
Spis przyrządów
Oscyloskop analogowy, dwukanałowy
Generator funkcyjny typu G-432
Multimetr cyfrowy typu Metex V544
Makieta dydaktyczna MD-1
Transformator zasilający 15-20V/0,5A/50Hz
Trójnik BNC
Kabel koncentryczny „wtyk BNC- wtyk BNC”
Kabel „wtyk radiowy-wtyk radiowy”
Tabele pomiarów
• kształt sygnału: sinusoida; f = (1±0,05) kHz; Ad=Au= (1±0,05) V; 1 dz - 0,5 V, zakres 1 V
parametr amplitudowy
detekcja sygnału |
Usk [V] |
Uśr [V] |
Uszczyt [V] |
Upp [V] |
Sygnał bez detekcji
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,30 |
0,43 |
0,29 |
0,27 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,29 |
0,25 |
0,18 |
0,19 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,24 |
0,28 |
0,38 |
0,46 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Ujemna połówka sygnału
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,17 |
0,26 |
0,19 |
0,18 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
• kształt sygnału: prostokąt; f = (1±0,05) kHz; Ad=Au= (1±0,05) V; 1 dz - 0,5 V, zakres 1 V
Tabela nr 2
parametr amplitudowy
detekcja sygnału |
Usk [V] |
Uśr [V] |
Uszczyt [V] |
Upp [V] |
Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,481 |
0,025 |
0,538 |
0,945 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,313 |
0,238 |
0,405 |
0,945 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
• kształt sygnału: trójkąt; f = (1±0,05) kHz; Ad=Au= (1±0,05) V; 1 dz - 0,5 V, zakres 1 V
Tabela nr 3
parametr amplitudowy
detekcja sygnału |
Usk [V] |
Uśr [V] |
Uszczyt [V] |
Upp [V] |
Sygnał wyprostowany Detekcja dwupołówkowa
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,264 |
0,027 |
0,415 |
0,835 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
Sygnał wyprostowany Detekcja jednopołókowa Dodatnia połówka sygnału
|
Wartości napięć stałych zmierzonych multimetrem cyfrowym |
|||
|
0,183 |
0,122 |
0,414 |
0,835 |
|
Kształt sygnału obserwowany na ekranie oscyloskopu (kanał 2) |
|||
|
|
|||
Usk - wartość zmierzonego napięcia skutecznego
Uśr - wartość zmierzonego napięcia średniego
Upp - wartość zmierzonego napięcia międzyszczytowego
Uszczyt - wartość zmierzonego napięcia maksymalnego
ΔUsk, ΔUśr, ΔUszczyt, ΔUpp - niepewności bezwzględne pomiaru poszczególnych napięć
K - współczynnik kształtu
ΔK - niepewność bezwzględna współczynnika kształtu
F - współczynnik szczytu
ΔF - niepewność bezwzględna współczynnika szczytu
Tabela nr 4
Usk |
ΔUsk |
Uśr |
ΔUśr |
Uszczyt |
ΔUszczyt |
Upp |
ΔUpp |
K |
ΔK |
F |
ΔF |
Sygnał |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
|
|
|
|
|
sinusoida |
||||||||||||
0,30 |
2,5⋅10-4 |
0,43 |
3,2⋅10-4 |
0,29 |
2,5⋅10-4 |
0,27 |
2,4⋅10-4 |
0,698 |
1,1 ⋅10-3 |
0,967 |
1,6 ⋅10-3 |
sygnał bez detekcji |
0,29 |
2,5⋅10-4 |
0,25 |
2,3⋅10-4 |
0,18 |
1,9⋅10-4 |
0,19 |
2,0⋅10-4 |
1,160 |
2,0 ⋅10-3 |
0,621 |
1,2 ⋅10-3 |
prostowanie dwupołówkowe |
0,24 |
2,2⋅10-4 |
0,28 |
2,4⋅10-4 |
0,38 |
2,9⋅10-4 |
0,46 |
3,3⋅10-4 |
0,857 |
1,5 ⋅10-3 |
1,583 |
2,7 ⋅10-3 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
0,17 |
1,9⋅10-4
|
0,26 |
2,3⋅10-4 |
0,19 |
2,0⋅10-4 |
0,18 |
1,9⋅10-4 |
0,654
|
1,3 ⋅10-3 |
1,118
|
2,4 ⋅10-3 |
Prostowanie jednopołówkowe (-) |
prostokąt |
||||||||||||
0,481 |
3,4⋅10-4 |
0,025 |
1,1⋅10-4 |
0,538 |
3,7⋅10-4 |
0,945 |
5,7⋅10-4 |
19,24 |
0,1 |
1,119 |
1,6 ⋅10-3 |
sygnał bez detekcji |
0,313 |
2,6⋅10-4 |
0,238 |
2,2⋅10-4 |
0,405 |
3,0⋅10-4 |
0,945 |
5,7⋅10-4 |
1,315 |
2,3 ⋅10-3 |
1,294 |
2,0 ⋅10-3 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
trójkąt |
||||||||||||
0,264 |
2,3⋅10-4 |
0,027 |
1,1⋅10-4 |
0,415 |
3,1⋅10-4 |
0,835 |
5,2⋅10-4 |
9,778 |
4,97 ⋅10-2 |
1,572 |
2,5 10-3 |
sygnał bez detecji |
0,183 |
1,9⋅10-4 |
0,122 |
1,6⋅10-4 |
0,414 |
3,1⋅10-4 |
0,835 |
5,2⋅10-4 |
1,500 |
3,5 ⋅10-3 |
2,262 |
4,0 ⋅10-3 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
Tabela nr 5
Wartości |
Usk |
Uszczyt |
Y |
CY |
Upp |
Sygnał |
|
[V] |
[V] |
[dz] |
[V/dz] |
[V] |
|
sinusoidalny |
||||||
zmierzone |
0,30 |
0,29 |
2,3 |
0,5 |
0,27 |
sygnał bez detekcji |
|
0,29 |
0,18 |
2,3 |
0,5 |
0,19 |
prostowanie dwupołówkowe |
|
0,24 |
0,38 |
2,3 |
0,5 |
0,46 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
|
0,17 |
0,19 |
1 |
0,5 |
0,18 |
Prostowanie jednopołówkowe (-) |
obliczone |
0,41 |
0,575 |
2,3 |
0,5 |
1,15 |
sygnał bez detekcji |
|
0,41 |
0,58 |
2,3 |
0,5 |
1,15 |
prostowanie dwupołówkowe |
|
0,41 |
0,58 |
2,3 |
0,5 |
1,15 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
|
0,18 |
0,25 |
1 |
0,5 |
0,5 |
Prostowanie jednopołówkowe (-) |
prostokątny |
||||||
zmierzone |
0,481 |
0,538 |
2 |
0,5 |
0,945 |
sygnał bez detekcji |
|
0,313 |
0,405 |
1 |
0,5 |
0,945 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
obliczone |
0,5 |
0,5 |
2 |
0,5 |
1 |
sygnał bez detekcji |
|
Sygnał niesymetryczny - nie można wykonać obliczeń |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
||||
trójkątny |
||||||
zmierzone |
0,264 |
0,415 |
2 |
0,5 |
0,835 |
sygnał bez detekcji |
|
0,183 |
0,414 |
1 |
0,5 |
0,835 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
obliczone |
0,289 |
0,5 |
2 |
0,5 |
1 |
sygnał bez detekcji |
|
0.144 |
0,25 |
1 |
0,5 |
0,5 |
prostowanie jednopołówkowe (+) |
Przykładowe obliczenia
- obliczenie niepewności bezwzględnej pomiaru napięcia
ΔU = 0,05%rdg + 0,01% pełnej skali
ΔUsk = 0,0005*0,30 + 0,0001*1 = 0,00025 = 2,5⋅10-4 [V]
- wyznaczanie współczynnika kształtu - K - według wzoru:
K = 0,30/0,43 = 0,698
- wyznaczanie niepewności bezwzględnej współczynnika kształtu z wykorzystaniem różniczki logarytmicznej
ΔK = (2,5⋅10-4 / 0,30 + 3,2⋅10-4 / 0,43) * 0,698 = 0,0011 = 1,1⋅10-3
- wyznaczanie współczynnika szczytu - F - według wzoru:
F = 0,29/0,30 = 0,967
- wyznaczanie niepewności bezwzględnej współczynnika szczytu z wykorzystaniem różniczki logarytmicznej
ΔF = (2,5⋅10-4 / 0,29 + 2,5⋅10-4 / 0,30) * 0,967 = 0,0016 = 1,6⋅10-3
Obliczenia parametrów sygnałów:
sygnał sinusoidalny
Upp = Y*CY = 2,3 * 0,5 = 1,15 [V]
Uszczyt = Upp/2 = 1,15/2 = 0,575 [V]
Usk = Uszczyt/√2 = 0,575/√2 = 0,41 [V]
sygnał prostokątny
Upp = Y*CY = 2,3 * 0,5 = 1 [V]
Uszczyt = Upp/2 = 1/2 = 0,5 [V]
Usk = Uszczyt = 0,5 [V]
sygnał trójkątny
Upp = Y*CY = 2 * 0,5 = 1 [V]
Uszczyt = Upp/2 = 1/2 = 0,5 [V]
Usk = Uszczyt/√3 = 0,5/√3= 0,289 [V]
Wnioski
W ćwiczeniu tym przyjęto, że niepewności pomiarów napięć wynikają jedynie z błędu, jaki posiada miernik cyfrowy. Zaniedbano błędy, jakie mogą być generowane przez makietę dydaktyczną.
Przed rozpoczęciem ćwiczenia na generatorze sygnałowym ustawiono następujące parametry w celu poprawnego wykonywania pomiarów: częstotliwość: f = (1±0,05) kHz, amplituda: Ad=Au= (1±0,05) V, sygnał stały UDC = 0V. Zakres multimetru cyfrowego dla wszystkich badanych sygnałów wynosił 1 V.
Okres sygnałów wyjściowych wynosił 0,1 ms. Wyjątek stanowi wartość okresu dla sygnału sinusoidalnego wyprostowanego z detekcją jednopołówkową (dodatnia połówka sygnału) - tu okres sygnałów wynosił 0,2 ms.
Obliczone współczynniki kształtu i szczytu różnią się od wartości tych współczynników zamieszczonych w instrukcji do ćwiczenia. Największą wartość współczynnik kształtu osiąga przy prostowaniu dwupołówkowym dla sygnału sinusoidalnego, natomiast dla sygnału prostokątnego i trójkątnego K jest największe, kiedy sygnał jest bez detekcji. Współczynnik szczytu największe wartości osiąga przy prostowaniu jednopołówkowym.
Obliczenia parametrów sygnału sinusoidalnego wykazały iż na urządzeniach pomiarowych ustawiony był zły zakres - wystąpił błąd w wykonywaniu pomiarów podczas ćwiczenia. Przy sygnale prostokątnym i trójkątnym zakres był ustawiony poprawnie.
Dość duży problem podczas wykonywania ćwiczenia sprawiło poprawne ustawianie badanych sygnałów na oscyloskopie; z tego względu nie zdążyłyśmy zrobić wszystkich zaplanowanych pomiarów dla sygnału prostokątnego i trójkątnego.
7
