Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
ĆWICZENIE 10
Pomiary kąta przesunięcia fazowego i parametrów impulsów
1.1 Jak mierzymy przesunięcie fazowe?
Dwa przebiegi harmoniczne (1) o tej samej pulsacji wð (czÄ™stotliwoÅ›ci f) mogÄ… różnić siÄ™
amplitudami i być przesunięte w czasie względem siebie.
U1 =ð Um1 ×ð cos(wð t)
(1)
U2 =ð Um2 ×ð cos(wð t +ð jð)
gdzie: jð - kÄ…t przesuniÄ™cia fazowego.
NajprostszÄ… metoda pomiaru kÄ…ta przesuniÄ™cia fazowego jð miÄ™dzy dwoma przebiegami
sinusoidalnymi jest ich porównanie na oscyloskopie dwukanałowym.
Po ustaleniu miejsca przejścia obu
obserwowanych napięć przez zero
(rys.1) kąt przesunięcia fazowego
obliczamy ze wzoru:
Dðx
jð =ð ×ð 3600
(2)
x
Rys.1. Pomiar kąta przesunięcia fazowego
Należy podkreślić, że możliwy jest tylko pomiar różnicy faz dwóch przebiegów, nie
możemy zmierzyć fazy jednego przebiegu.
Inna metoda pomiaru jest analiza parametrów elipsy, jaka powstaje na ekranie
oscyloskopu, gdy przełącznik podstawy czasu ustawimy w położenie x-y.
jð[o] 0 45 90 135 180
Rys.2 Parametry elipsy w zależności od kąta przesunięcia fazowego.
Ćw.10 Pomiary kąta przesunięcia fazowego i& .
1
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
1.2. Pomiary parametrów impulsów
Kształt idealnego prostokątnego przebiegu impulsowego przedstawia rys.3.
Parametrami charakterystycznymi sÄ…:
-ð amplituda Um,
-ð wartość Å›rednia U0,
-ð okres przebiegu T,
-ð czas trwania impulsu tð,
-ð współczynnik wypeÅ‚nienia gð=tð/T.
Rys.3. Idealny przebieg impulsowy
W rzeczywistości nie istnieją przebiegi idealne. Właściwości torów transmisyjnych, jak
również samych generatorów (szczególnie przy dużych częstotliwościach), powodują różnego
rodzaju zniekształcenia. Na rys. 4 przedstawiono kształt rzeczywistego impulsu oraz jego
parametry charakterystyczne.
Dodatkowe parametry to:
-ð czas narastania tn,
-ð czas opadania to,
-ð czas trwania ti,
-ð przerost,
Rys.4. Kształt rzeczywistego impulsu prostokątnego.
Dodatkowo, występujące w torach transmisyjnych szeregowe pojemności mogą
powodować powstanie tzw. zwisu impulsu, widocznego szczególnie przy małych
częstotliwościach impulsów.
A
Dð
DðA
A (3)
zwis =ð
A
Rys.5. Zwis impulsu przy małych częstotliwościach
Ćw.10 Pomiary kąta przesunięcia fazowego i& .
2
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
2. Wykonanie ćwiczenia
WYKAZ PRZYRZ
DÓW:
1. Generator funkcyjny DF1641A nr. ser. & & & & & .& .
2. Oscyloskop analogowy Goldstar serii OS-9020 nr. ser. & & & & & & ..
3. Przesuwnik fazy.
2.1. Pomiar przesunięcia fazowego
-ð Zestaw ukÅ‚ad pomiarowy wg rysunku 6.
we B
G PF
we A
OSC
Rys.6. Schemat układu do pomiaru przesunięcia fazowego
-ð Wykonaj pomiary dla kilku różnych wartoÅ›ci kÄ…ta przesuniÄ™cia fazowego
zmienianego przesuwnikiem fazowym PF, doprowadzając dwa napięcia przesunięte
wzglÄ™dem siebie o kÄ…t jð do wejść A i B.
-ð Wyniki wpisz do Tabeli 1.
-ð Przerysuj jeden z oscylogramów i zaznacz na nim okres przebiegu i kÄ…t przesuniÄ™cia
fazowego.
-ð PrzeÅ‚Ä…cznik podatny czasu ustaw w poÅ‚ożenie x-y, Jaki przebieg otrzymaÅ‚eÅ› na
oscyloskopie? Przerysuj go.
2.2. Pomiar parametrów impulsów
2.2.1. Pomiar czasów: trwania, narastania i opadania
-ð Zestaw ukÅ‚ad pomiarowy wg rys.7,
G
0
Rys.7 Schemat układu do pomiaru parametrów impulsu
-ð Zaobserwuj i przerysuj oscylogramy,
-ð Zmierz szerokość impulsu ti oraz czas narastania tn i czas opadania to, dal kilku
częstotliwości podanych przez prowadzącego,
-ð Wyniki wpisz do tabeli 2.
Ćw.10 Pomiary kąta przesunięcia fazowego i& .
3
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
2.2.2. Pomiar zwisu
-ð Ustaw czÄ™stotliwość impulsu na wartość podanÄ… przez prowadzÄ…cego,
-ð Zaobserwuj i narysuj odpowiednie oscylogramy podane na wejÅ›cia AC i DC,
-ð Oblicz zwis przebiegu, wyniki wpisz do Tabeli 3.
PYTANIA KONTROLNE I ZAGADNIENIA DO OPRACOWANIA
1. Opisz metodę pomiaru kąta przesunięcia fazowego,
2. Wymień i omów parametry charakteryzujące idealny impuls prostokątny,
3. Wymień i omów parametry charakteryzujące rzeczywisty impuls prostokątny.
Ćw.10 Pomiary kąta przesunięcia fazowego i& .
4
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Protokół pomiarowy
Ocena
Nazwisko ImiÄ™.............................................................................
Klasa& & & & & Data wykonania & & & & & & & & & & & .
Wyk.
Kl.
.....................................................................................
Spr.
.....................................................................................
Nr i temat ćwiczenia
OK
1.1. Pomiar przesunięcia fazowego
Tabela 1
Lp. x[dz] Dðx[dz] jð[o]
1
2
3
Opis
Cx = & & & .
CH1 CH2
Cy = & & & . Cy = & & & .
Rodzaj sprzężenia:
& & & & & & & &
Rodzaj wyzwalania  & & & ..
y
ródło synchronizacji  & & ..
Oscylogram 1. Pomiar kąta przesunięcia fazowego
Spostrzeżenia i wnioski z przeprowadzonego pomiaru:
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Ćw.10 Pomiary kąta przesunięcia fazowego i& .
5
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
1.2. Pomiar czasów: trwania, narastania i opadania
Tabela 2
Lp. f[MHz] ti[ns] tn[ns] to[ns]
1
2
3
Opis
Cx = & & & .
CH1 CH2
Cy = & & & . Cy = & & & .
Rodzaj sprzężenia:
& & & & & & & &
Rodzaj wyzwalania  & & & ..
y
ródło synchronizacji  & & ..
Oscylogram 2. Pomiar parametrów impulsów
Spostrzeżenia i wnioski z przeprowadzonego pomiaru:
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
1.3. Pomiar zwisu
Tabela 3
Lp. f[Hz] A[dz] DðA[dz] zwis[%]
1
2
3
Ćw.10 Pomiary kąta przesunięcia fazowego i& .
6
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Opis
Cx = & & & .
CH1 CH2
Cy = & & & . Cy = & & & .
Rodzaj sprzężenia:
& & & & & & & &
Rodzaj wyzwalania  & & & ..
y
ródło synchronizacji  & & ..
Oscylogram 3. Pomiar zwisu
Spostrzeżenia i wnioski z przeprowadzonego pomiaru:
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Ćw.10 Pomiary kąta przesunięcia fazowego i& .
7