Wydział: EAIiE Imię i nazwisko (e mail): Rok: Grupa: Zespół: Data wykonania: LABORATORIUM METROLOGII Ćw. 8: POMIARY Z WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU Ocena: Podpis prowadzącego: Uwagi: Wstęp Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych metod wykonywania pomiarów parametrów amplitudowych oraz czasowych sygnałów zmiennych w czasie za pomocą oscyloskopu. Każdy punkt sprawozdania należy wykonać z starannie. Szczególną uwagę należy zwrócić na opracowanie wniosków, które powinny być sformułowane na podstawie zdobytej wiedzy wstępnej oraz przeprowadzonych pomiarów. Wnioskiem nie jest opis wykonanych na zajęciach pomiarów, jak również jednosylabowa odpowiedz tak lub nie na stawiane pytania. Odpowiedź należy krótko uzasadnić. Podstawą wykonania sprawozdania jest instrukcja do ćwiczenia, którą można pobrać ze strony Katedry Metrologii AGH: http://www.kmet.agh.edu.pl > dydaktyka > Materiały dla studentów. Program ćwiczenia: 1. Przygotowanie oscyloskopu do pomiaru skompensowanie sondy pomiarowej, 2. Pomiar podstawowych parametrów sygnałów o różnych kształtach: pomiar metodą bezpośrednią, przy użyciu kursorów oraz automatyczną 3. Wyznaczenie punktów charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej czwórników 4. Pomiar przesunięcia fazowego czwórników za pomocą oscyloskopu: metodą bezpośrednią oraz metodą automatyczną 5. Pomiar parametrów sygnału prostokątnego z przeregulowaniem
1. Przygotowanie oscyloskopu do pomiaru skompensowanie sondy pomiarowej Należy skompensować dwie dostępne na stanowisku sondy, postępując zgodnie z punktami 1) 5) instrukcji. Regulację pojemności należy wykonywać ostrożnie, bez używania siły. Czy zmiana współczynnika tłumienia ma wpływ na kompensację sondy? Czy użycie metalowego śrubokręta do regulacji parametrów sondy wpływa lub może wpływać na przebieg kalibracji? Czy skompensowana sonda może być używana w obydwu kanałach oscyloskopu? Czy skompensowana sonda może być bezpośrednio użyta w innym modelu oscyloskopu bez ponownej kompensacji?
2. Pomiar podstawowych parametrów sygnałów o różnych kształtach ad. A. Pomiar częstotliwości metodą bezpośrednią. Należy zmierzyć częstotliwość sygnałów metodą bezpośrednią, zgodnie z opisem punktu 1) instrukcji. Wyniki pomiarów częstotliwości sygnałów sinusoidalnych należy zanotować w tabeli: Tabela 1 Pomiary częstotliwość sygnałów metodą bezpośrednią Sygnał Długość l x [dz] Podstawa czasu C tx [s/dz] Okres T [s] Częstotliwość f [Hz] f1 f2 f3 f4 Od czego zależy dokładność pomiaru metodą bezpośrednią? W jaki sposób można ograniczyć niepewność pomiarów wykonywanych metodą bezpośrednią? ad. B. Pomiary częstotliwości z zastosowaniem kursorów. Należy przepisać wyniki pomiarów częstotliwości uzyskane metodą bezpośrednią (z poprzedniego punktu) do tabeli 2. Następnie, należy użyć kursorów oscyloskopu, zgodnie z opisem punktu 2) instrukcji. Otrzymane wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli 2. Tabela 2 Pomiary częstotliwości z wykorzystaniem kursorów Sygnał Częstotliwość f [Hz] (metoda bezpośrednia) Częstotliwość f [Hz] (kursory) Amplituda [V] f1 f2 f3 f4 W jaki sposób można wyjaśnić rozbieżności w otrzymanych wynikach pomiaru częstotliwości?
ad. C. Pomiary automatyczne. Jaki wpływ na rejestrowany sygnał ma rodzaj sprzężenia? Który typ sprzężenia (AC czy DC) należy wybrać, by możliwa była analiza kształtu składowej zmiennej sygnału? Wyniki pomiarów sygnału zmiennego przy różnych sprzężeniach, należy zanotować w tabeli 3. Tabela 3 Wyniki pomiarów wykonanych w trybie automatycznym Mierzona wielkość wartość maksymalna amplitudy wartość minimalna amplitudy wartość międzyszczytowa ampli. górna wartość ustalona przebiegu dolna wartość ustalona przebiegu różnica między Vtop i Vbase wartość średnia amplitudy wartość skuteczna amplitudy okres częstotliwość czas narastania zbocza czas opadania zbocza długość dodatniego impulsu długość ujemnego impulsu wypełnienie dodatniego impulsu wypełnienie ujemnego impulsu Oznaczenie Vmax Vmin Vpp Vtop Vbase Vamp Vavg Vrms Period Freq Rise time Fall time +Width Width +Duty Duty Sprzężenie wejścia DC AC Czy rodzaj sprzężenia ma wpływ na mierzone parametry sygnału? Czy wszystkie parametry zostały poprawnie zmierzone?
3. Wyznaczenie punktów charakterystyki amplitudowoczęstotliwościowej czwórników Wyniki pomiarów charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej badanego czwórnika liniowego (pasywnego filtra dolnoprzepustowego II rzędu) należy zanotować w tabeli 4. Wyznaczenie częstotliwości, dla której amplituda wyjścia filtra spada o 3dB: amplituda sygnału wyjściowego w paśmie przenoszenia filtra (dla niskich częstotliwości) wynosi: U wy =. spadkowi U wy o 3dB odpowiada wartość amplitudy U 3dB =.. częstotliwość dla której zaobserwowano spadek amplitudy do wartości U 3dB równa jest: f 3dB = Tabela 4 Wyniki pomiarów charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej Nr pomiaru 1 2 3 4 f 3 db = 5 6 7 f g = Częstotliwość f [Hz] Amplituda wyjściowa filtra U wy [V] Tłumienie K u [db] Wnioski:
4. Pomiar przesunięcia fazowego czwórników za pomocą oscyloskopu metodą bezpośrednią oraz metodą automatyczną Czy oszacowany zakres pracy filtra na podstawie zmian przesunięcia fazowego czwórnika pokrywa się z zakresem oszacowanym podczas wyznaczania charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej? Wyniki pomiarów charakterystyki fazowo częstotliwościowej badanego czwórnika liniowego (pasywnego filtra dolnoprzepustowego II rzędu) należy zanotować w tabeli 5. Tabela 5 Wyniki pomiarów charakterystyki fazowo częstotliwościowej Nr pomiaru Częstotliwość f [Hz] Okres T [s] Opóźnienie ΔT [s] Przesunięcie fazowe φ [ ] 1 2 3 4 f 3 db = 5 6 7 f g = Wnioski:
5. Pomiar parametrów sygnału prostokątnego z przeregulowaniem Zmierzone wartości parametrów amplitudowych sygnału należy wpisać na rysunku 1. Odpowiednie poziomy napięć należy zastrzałkować, zaznaczając liniami poziomymi napięcia odniesienia (podobnie jak to zostało przedstawione na rysunkach w instrukcji ćwiczenia). Należy również zaznaczyć poziom sygnału masy (GND). Rysunek 1 Wartości parametrów amplitudowych sygnału. Na rysunku 2 należy naszkicować przebieg badanego sygnału w taki sposób, aby możliwe było zaznaczenie mierzonych wartości parametrów czasowych. Wartości parametrów należy zaznaczyć graficznie (wrysować linie pomocnicze i zastrzałkować) oraz wpisać wyznaczone wartości liczbowe. Rysunek 2 Wartości parametrów czasowych sygnału. Czy wartości liczbowe uzyskane na podstawie pomiarów kursorami pokrywają się z pomiarami wykonanymi w trybie automatycznym?