POLITECHNIKA ŚLĄSKA INSTYTUT AUTOMATYKI ZAKŁAD SYSTEMÓW POMIAROWYCH Gliwice, wrzesień 2007
Cyfrowe pomiary częstotliwości oraz parametrów RLC Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania, właściwościami układów cyfrowego pomiaru czasu i częstotliwości oraz cyfrowych mierników rezystancji, pojemności i indukcyjności. Zadania Część I: Cyfrowy pomiar czasu i częstotliwości W części pierwszej badana jest dokładność cyfrowego pomiaru czasu i częstotliwości w zależności od wartości częstotliwości i amplitudy mierzonego napięcia. Na stanowisku znajduje się badany częstotliwościomierz i generatory przebiegów. 1. Zapoznać się z dokumentacją przyrządu, schematem funkcjonalnym i sposobem realizacji poszczególnych funkcji. Przenieść do protokołu dane charakteryzujące dokładność przyrządu dla funkcji pomiaru czasu i częstotliwości. 2. Uruchomić funkcję autokontroli częstościomierza (autocheck). Wykonać autokontrolę przyrządu dla wszystkich zakresów pomiarowych. Sformułować wnioski dotyczące poprawności działania przyrządu. 3. Przeprowadzić pomiary częstotliwości (metoda bezpośrednia) w zakresie częstotliwości 10Hz 100kHz (podawane częstotliwości zmieniać logarytmicznie, np.: 10Hz, 20, 50, 100, 200, 500, 1k, 2k, 5k, 10k, 20k, 50k, 100kHz). Przełączyć częstościomierz w tryb pomiaru okresu (metoda pośrednia) i powtórzyć pomiary. Do pomiarów wykorzystać zakres zapewniający największą dokładność pomiaru. Wyniki pomiaru okresu przeliczyć na częstotliwość. Dokonać oceny dokładności pomiaru częstotliwości metodą pośrednią i bezpośrednią w zależności od częstotliwości mierzonego sygnału. Na wykresie (oś X - mierzona częstotliwość w skali logarytmicznej, oś Y względna niepewność wyniku pomiaru na podstawie dokumentacji przyrządu także w skali logarytmicznej) wykreślić względną niepewność wyniku pomiaru metodą bezpośrednią i pośrednią. Sformułować wnioski dotyczące zakresu częstotliwości dla których metoda bezpośrednia zapewnia większą dokładność od pośredniej. 4. Zbadać wpływ zmiany poziomu sygnału na dokładność pomiaru. Wykonać po pięć pomiarów częstotliwości 1000 Hz dla amplitud napięcia 3V; 0,3V i 0,03V metodą bezpośrednią i pośrednią. Wyznaczyć względne niepewności wyników pomiarów dla poszczególnych serii pomiarów i przedstawić je na wykresie(oś X-amplituda napięcia w skali logarytmicznej, oś Y względna niepewność wyniku pomiaru także w skali logarytmicznej). Sformułować wnioski dotyczące wpływu amplitudy badanego napięcia na dokładność pomiaru metodą bezpośrednią i pośrednią. Część II: Cyfrowy pomiar parametrów RLC W części drugiej wykonuje się pomiary rezystancji, pojemności i indukcyjności za pomocą cyfrowego miernika RLC. Na stanowisku znajduje się miernik RLC oraz badane rezystory, kondensatory i cewki. 1. Do protokołu przenieść dane charakteryzujące dokładność przyrządu. 2. Wykonać pomiary rezystancji, pojemności i indukcyjności oraz dobroci i stratności wskazanych przez prowadzącego elementów dla dwóch wartości częstotliwości napięcia probierczego (120Hz i 1000Hz). Wyznaczyć względne niepewności wyników pomiarów. Narysować schematy zastępcze mierzonych elementów i nanieść na nie wartości RLC.
Pytania kontrolne Część I: Cyfrowy pomiar czasu i częstotliwości 1. Narysować schemat funkcjonalny i wyjaśnić zasadę pomiaru częstotliwości. 2. Narysować schemat funkcjonalny i wyjaśnić zasadę pomiaru czasu. 3. Co to jest błąd kwantowania, jaka jest wartość tego błędu? 4. Co to jest błąd synchronizacji, jaka jest wartość tego błędu? 5. Które elementy przyrządu decydują o dokładności pomiaru? Część II: Cyfrowy pomiar parametrów RLC 1. Omówić budowę i zasadę działania cyfrowego miernika RLC. 2. Narysować i nazwać typowe schematy zastępcze kondensatorów i cewek. 3. Podać definicje dobroci i stratności i sposób ich obliczania dla typowych schematów zastępczych kondensatorów i cewek. Literatura 1. Piotrowski J.: Podstawy miernictwa, WNT, Warszawa, 2002. 2. Marcyniuk A.: Podstawy miernictwa elektrycznego, Wyd. Pol. Śl., Gliwice, 2002.
MIERNIK RLC ESCORT ELC-131D Dokładność pomiarów