POMIARY OSCYLOSKOPEM

OKRESOWYCH PRZEBIEGÓW CZASOWYCH

Wyznaczenie wartości skutecznej i średniej sygnałów okresowych.

Wprowadzenie:

Ćwiczenie ma za zadanie zapoznanie studentów z pomiarami oscyloskopem przebiegów czasowych. Na podstawie pomiarów oscyloskopem należy wyznaczyć wartości skuteczne i średnie przebiegów i porównać z wartościami zmierzonymi przyrządami pomiarowymi.

Przebieg okresowy można zapisać jako funkcję f(t)=f(t+nT), gdzie

T - okres podstawowy (najmniejsza wartość czasu, po upływie którego funkcja zaczyna się powtarzać) n należy do N. Parametry charakteryzujące przebieg okresowy to: wartość skuteczna, średnia i wartość średnia półfalowa.

F_śr=

F_sk=

F_śr=

Przy pomiarach przyrządami analogowymi, do pomiaru wartości średnich można zastosować przyrządy magnetoelektryczne (ME), a do pomiaru wartości skutecznych stosuje się przyrządy elektromagnetyczne (EM). Przy pomiarach przyrządami cyfrowymi: DC (direct current) oznacza się pomiar prądu stałego,

a AC (alternating current) pomiary prądu zmiennego.

Przebieg okresowy można przedstawić w postaci szeregu Fouriera:

POMIARY SYGNAŁÓW OKRESOWYCH

Schemat układu pomiarowego

V₁ - woltomierz analogowy z prostownikiem

V₂ - woltomierz cyfrowy True RMS

E_m - amplituda przebiegu dla obciążenia R0

T - okres sygnału

Pomiar	1	2	3
Wzmocnienie napięciowe kanał I KI [V/cm]	5 V/cm	5 V/cm	5 V/cm
Wzmocnienie kanał II KII [V/cm]	Brak	Brak	Brak
Podstawa czasu KT [ms/cm]	1 ms/cm	0,00005 ms/cm	0,00001 ms/cm

Tabelka pomiarowa 1

Tabelka pomiarowa 2

Tabelka obliczeń 1

Opracowanie wyników:

Wielkości z ekranu oscyloskopu odczytuje się w działkach, najczęściej v [cm].

W celu otrzymania wartości napięcia mierzonego sygnału należy przemnożyć wartość wyrażoną

w [cm] przez wzmocnienie wartości dla danego okresu. Podobnie dla określenia czasu, odcinek odpowiadający określonemu przedziałowi czasowemu należy pomnożyć przez podstawę czasu oscyloskopu dla danego przebiegu.

Tabelka obliczeń 2

Wnioski:

Wartość skuteczna napięcia obliczana z wzoru 1 i 2 w porównaniu

z odczytem woltomierza jest podobna dla przebiegu sinusoidalnego. Dla pozostałych dwóch wykresów odchylenie od wartości tablicowych jest znaczne. Spowodowane to może być błędem ludzkim przy odczytywaniu pomiarów.

POMIARY PRZEBIEGÓW Z DIODĄ PROSTOWNICZĄ

Schemat układu pomiarowego

Pomiar	1	2	3
Wzmocnienie napięciowe kanał I KI [V/cm]	5 V/cm	5 V/cm	5 V/cm
Wzmocnienie kanał II KII [V/cm]	2 V/cm	2 V/cm	2 V/cm
Podstawa czasu KT [ms/cm]	2 ms/cm	2 ms/cm	2 ms/cm

Tabelka pomiarowa 3

Tabelka pomiarowa 3

SINUDOIDA TRÓJKAT PROSTOKĄT

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

Na podstawie pomiarów obliczono odpowiednie wartości skuteczne i średnie sygnałów oraz współczynniki kształtu i szczytu. Z oscyloskopu odczytujemy wartości maksymalne i minimalne obserwowanych napięć. Prąd i(t) otrzymujemy na podstawie prawa Ohma ze wzoru:

Amplitudę napięcia generatora pod obciążeniem obliczamy ze wzoru:

Tabelka obliczeń 3

Wnioski:

Ćwiczenie miało za zadanie pokazać różnicę jaka jest obserwowana

w pomiarach przyrządami analogowymi i cyfrowymi. Miało również zapoznać studentów

z oscyloskopem, który jest jednym z podstawowych narzędzi służących do badania elektryczności. Wartości odczytane z przyrządów różnią się. Wynika to przede wszystkim z błędów popełnionych przy odczytywaniu pomiarów z woltomierza magnetoelektrycznego z prostownikiem.

Urządzenie te jest urządzeniem analogowym i osoba, która odczytuje wartości może nader często popełnić błąd odczytu który nazywamy błędem paralaksy. Błąd paralaksy polega na tym, że oko odczytując pod złym kątem dane z miernika widzi wskazówkę przyrządu na tle niewłaściwej podziałki.

SPIS PRZYRZĄDÓW:

- generator funkcyjny

- oscyloskop

- woltomierz analogowy magnetoelektryczny z opornikiem

- woltomierz cyfrowy True RMS

- amperomierz cyfrowy (2x)

- dioda

- opornica dekadowa

---