Temat: Oscyloskop elektroniczny Ćwiczenie 2

Transkrypt

1 PLANOWANIE I TECHNIKA EKSPERYMENTU Program ćwiczenia Temat: Oscylosko elektroniczny Ćwiczenie 2 Sis rzyrządów omiarowych Program ćwiczenia 1. Pomiar naięcia i częstotliwości 1.1. Przygotować oscylosko z rys.1 do wykonania omiarów. Skalibrować oscylosko. W tym celu zgodnie z ruchem wskazówek zegara skręcić maksymalnie nastawę odstawy czasu (3). Nastawą (4) uzyskać efekt widoczny na ekranie oscyloskou. Rys. 1. Panel czołowy tyowego oscyloskou elektronicznego 1.2. Podłączyć rzewodem koncentrycznym generator sygnałów do ierwszego kanału oscyloskou (rys.2). Włączyć generator a nastęnie kanał 1 oscyloskou (6). Wygenerować sygnał sinusoidalny (1) o częstotliwości f s =... Hz (2-orosić rowadzącego laboratorium o zadanie wartości częstotliwości). 1

2 Rys.2. Podłączanie generatora naięcia i kalibracja oscyloskou 1.3. Zaobserwować za omocą oscyloskou jeden okres sygnału sinusoidalnego (rys.3), rostokątnego i trójkątnego o zadanej w kt.1.2 częstotliwości. Zmierzyć wartość naięcia, częstotliwości i okresu oscyloskoem. Wyniki omiarów zaisać do tab.2. Rys.3. Pomiar naięcia i częstotliwości sygnału sinusoidalnego oscyloskoem Uwaga. Wyznaczenie wartości naięcia i częstotliwości, które mierzy oscylosko, możliwe jest z zastosowaniem wzorów (2.1) i (2.4) z Instrukcji do ćwiczenia (htt:// Uwaga. Jedna działka (dz) ekranu oscyloskou to jedna kratka. Odowiada to długości o wartości 1 cm. Uwaga. Wartości wzmocnień w torach omiarowych oscyloskou odawane są w woltach na działkę (VOLTS/DIV). Wartość odstawy czasu odawana jest w jednostkach czasu na działkę (TIME/DIV). Należy zwrócić szczególną uwagę na dokładność nastaw oscyloskou. Uwaga. Podczas wyznaczania błędów wyniku omiaru naięcia i częstotliwości rzyjąć: Δ d = Δl = 1 mm, δ = 5 %, δ = 2 %. Względne wartości błędów omiaru wyznaczyć na k c 2

3 odstawie wzorów (2.3) i (2.5). Błędy bezwzględne wyznaczyć na odstawie wzorów ogólnych z dokumentu htt:// Uwaga. W tab.1 odano rzykład obliczania błędów omiaru naięcia oscyloskoem. Tab.1. Błędy omiaru naięcia oscyloskoem Δd U δu d [mm] δ U = δ k [%] U [V ] Δ U [ V ] d = mm 8 V 6.25 % δu = 100 % + 5 % ΔU mm 8 = 100% = 6.25 % 6.3 % ( dwie cyfry znaczace) = 0.50 V Tab.2. Pomiar naięcia i częstotliwości oscyloskoem Ty U [V ] f [Hz] T [s] δ U [%] sygnału Δ U [V ] δ f [%] Δf [Hz] Sinus Prostokąt Trójkąt (Piła) 2. Pomiar częstotliwości metodą figur Lissajous Do rzerowadzenia ćwiczenia orócz oscyloskou otrzebne będą dwa generatory sygnałów tj. generator sygnału wzorcowego i generator sygnału mierzonego. Generator z rys.3 będzie generatorem sygnału wzorcowego o częstotliwości f w, generator z rys.4 będzie generatorem sygnału mierzonego o częstotliwości f f. Rys.3. Generator sygnału wzorcowego Rys.4. Generator sygnału mierzonego Podłączyć generatory z rys.3 i 4 do kanałów oscyloskou. Włączyć oba kanały oscyloskou. Ustawić częstotliwość sygnału wzorcowego f w =... Hz (orosić rowadzącego laboratorium o zadanie wartości częstotliwości). Dla ułatwienia rzyjąć częstotliwość sygnału mierzonego bliską częstotliwości generatora wzorcowego. Zgodnie z ruchem wskazówek zegara skręcić maksymalnie nastawę odstawy czasu oscyloskou. Zaobserwować figurkę Lissajous w ostaci obwiedni ojedynczego okręgu (rys.5). 3

4 Rys.5. Pomiar częstotliwości oscyloskoem ( N N = 2 ) x = y Zmieniając wartość częstotliwości f w ustabilizować obserwowany obraz. Na odstawie wzoru 2.6 z Instrukcji do ćwiczenia wyznaczyć częstotliwość sygnału mierzonego. Wynik omiaru zaisać do tab.3. Powtórzyć omiary dla figurek z tab.3. Tab.3. Pomiar częstotliwości oscyloskoem (okrąg, ósemka w ionie i oziomie, otrójne okręgi w ionie i oziomie) Figurka f w [Hz] N x N y f y [Hz] 3. Pomiar kąta rzesunięcia fazowego Do rzerowadzenia ćwiczenia orócz oscyloskou otrzebny będzie generator sygnału z rys.3 oraz makieta z rys.6. Rys.6. Makieta omiarowa 4

5 3.1. Połączyć układ omiarowy zgodnie z rys.7. Wygenerować sygnał sinusoidalny o częstotliwości f s =... Hz (orosić rowadzącego laboratorium o zadanie wartości częstotliwości). Rys.7. Układ do omiaru kąta fazowego 3.2. Zastosować metodę oscyloskou dwukanałowego, zmieniając nastawy wzmocnienia w obu torach omiarowych i odstawy czasu oscyloskou zaobserwować wynik rzesunięcia w fazie generowanego sygnału jak na rys.7a. Na odstawie wzoru 2.7 z Instrukcji do ćwiczenia obliczyć wartość kąta rzesunięcia fazowego. Uzuełnić wyniki obliczeń o jednostki układu SI. Wynik obliczeń zaisać do tab.4. Uwaga. Względny błąd omiaru kąta fazowego należy obliczyć na odstawie wzoru 2.8 rzyjmując Δa = Δb = 0.1 dz = 1 mm. Bezwzględną wartość błędu obliczyć na odstawie ogólnie znanych wzorów obliczeniowych. Tab.4. Pomiar kąta fazowego metodą oscyloskou dwukanałowego δ ϕ [...] Δ ϕ [...] ϕ [...] a [.] b [.] 3.3. Zastosować metodę oscyloskou jednokanałowego, zgodnie z ruchem wskazówek zegara skręcić maksymalnie nastawę odstawy czasu oscyloskou i zaobserwować wynik rzesunięcia w fazie generowanego sygnału jak na rys.7b. 5

6 Na odstawie wzoru 2.9 z Instrukcji do ćwiczenia obliczyć wartość kąta rzesunięcia fazowego. Uzuełnić wyniki obliczeń o jednostki układu SI. Wynik obliczeń zaisać do tab.5. Uwaga. Bezwzględny błąd omiaru kąta fazowego należy obliczyć na odstawie wzoru 2.8 rzyjmując Δ X 0 = ΔA = 0. 1 dz. Względną wartość błędu obliczyć na odstawie ogólnie znanych wzorów obliczeniowych. Tab.5. Pomiar kąta fazowego metodą oscyloskou jednokanałowego X [...] A [.] Y [...] B [.] ϕ [...] Δ [...] δ [...] 0 0 ϕ ϕ 3. Wnioski 4. Notatki 6