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

1. Zapoznanie ćwiczących z analogowymi sygnałami zmiennymi, ich podstawowymi parametrami czasowymi i amplitudowymi oraz sposobem obliczeniowym jak i pomiarowym wyznaczania wartości tych parametrów.

2. Ugruntowanie umiejętności posługiwania się oscyloskopem analogowym jako narzędziem pomiarowym.

Schemat pomiarowy

1. kabel koncentryczny wtyk BNC - wtyk BNC

2. kabel wtyk ”radiowy”
   - wtyk ”radiowy”

Spis przyrządów

1. Oscyloskop analogowy, dwukanałowy

2. Generator funkcyjny typu G-432

3. Multimetr cyfrowy typu Metex V544

4. Makieta dydaktyczna MD-1

5. Transformator zasilający 15-20V/0,5A/50Hz

6. Trójnik BNC

7. Kabel koncentryczny „wtyk BNC- wtyk BNC”

8. Kabel „wtyk radiowy-wtyk radiowy”

Tabele pomiarów

• kształt sygnału: sinusoida; f = (1±0,05) kHz; A_d=A_u= (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; A_d=A_u= (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; A_d=A_u= (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)

U_sk - wartość zmierzonego napięcia skutecznego

U_śr - wartość zmierzonego napięcia średniego

U_pp - wartość zmierzonego napięcia międzyszczytowego

U_szczyt - wartość zmierzonego napięcia maksymalnego

ΔU_sk, ΔU_śr, ΔU_szczyt, ΔU_pp - 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

ΔU_sk = 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:

1. sygnał sinusoidalny

U_pp = Y*C_Y = 2,3 * 0,5 = 1,15 [V]

U_szczyt = U_pp/2 = 1,15/2 = 0,575 [V]

U_sk = U_szczyt/√2 = 0,575/√2 = 0,41 [V]

2. sygnał prostokątny

U_pp = Y*C_Y = 2,3 * 0,5 = 1 [V]

U_szczyt = U_pp/2 = 1/2 = 0,5 [V]

U_sk = U_szczyt = 0,5 [V]

3. sygnał trójkątny

U_pp = Y*C_Y = 2 * 0,5 = 1 [V]

U_szczyt = U_pp/2 = 1/2 = 0,5 [V]

U_sk = U_szczyt/√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: A_d=A_u= (1±0,05) V, sygnał stały U_DC = 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

---