Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторная работа / 2- 1_Лабораторная_Измерительная техника

.doc
Скачиваний:
56
Добавлен:
22.06.2014
Размер:
458.75 Кб
Скачать

Федеральное Агентство по образованию РФ

Томский Межвузовский Центр дистанционного образования

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Лабораторная работа №2

По дисциплине: «Измерительная техника и датчики»

Тема: «Осциллографические методы измерения параметров электрических сигналов»

(Учебные пособия: «Измерительная техника и датчики»

авторы: В.Ф.Отчалко, Ю.К.Сидоров, В.Е.Эрастов Томск 2004

авторы: В.Ф.Отчалко, Ю.К.Сидоров, В.Е.Эрастов Томск 1999)

Вариант V=(20*05)div100=1

Выполнил:

Студент ТМЦДО

Гр.

Специальность: 210106(200400)

Ф.И.О.

логин

******05

23 марта 2008г.

Н-ск 2007

Цель работы: изучение осциллографических методов измерения параметров электрических сигналов на примере двухканального универсального осциллографа из комплекта приборов «Electronics’Workbench».

  1. Измерение параметров синусоидального сигнала.

а). Из библиотеки Electronics’Workbench используем схему WIENOSCL.CA4. Отключим от осциллографа сигнал с вых.2.

Установим в соответствии с вариантом значения R = 20 кОм.. С = 10 нФ.

- активируем схему;

- после достижения установившегося режима работы, подберём коэффициенты отклонения, и коэффициенты развёртки такими, чтобы один период сигнала составлял 0,7..0,9 величины экрана осциллографа. Полученное изображение, выглядит так:

lx = 134 мм. ly = 66 мм. Um = 6,21 В. Т = 1,26 мс.

Оценим величину относительной визуальной погрешности измерения сигнала:

- для периода

- для амплитуды

б) уменьшим ёмкость С в десять раз значение R оставим неизменным, повторим измерения и определим погрешности:

lx = 99 мм., ly = 51 мм.,

- для периода

- для амплитуды

  1. Измерение параметров импульсного сигнала.

а). Из библиотеки Electronics’Workbench используем схему 555-2.СА4. Установим согласно варианту: R = 620 Ом., С = 350 нФ., Rи = 10 кОм., Си = 1 нФ.

Um = 5 В. τи = 200 мкс. τф.осц = 22 мкс.

2 В/дел

5 мкс/дел.

Вид осциллограммы:

Результаты измерений и расчёт:

б) Уменьшим в 10 раз сопротивление Rи и С, оставив неизменными R и Си , повторим измерения и расчёты:

2 В/дел

0,5 мкс/дел.

Результаты измерений и расчёт:

  1. Измерение частоты сигнала методом калиброванной (линейной) развёртки.

В схеме из предыдущего задания, установим параметры из ящика компонентов согласно варианту.

- активируем работу схемы;

- измерим период импульсного сигнала, рассчитаем частоту сигнала и оценим точность измерения, используя закон накопления погрешностей при косвенных измерениях:

  1. Измерение частоты методом интерференционных фигур (фигур Лиссажу).

а). измерение частоты синусоидального сигнала:

Из библиотеки Electronics’Workbench используем схему: LISSAJOU.CA4.

Установим согласно варианту: fs =1 кГц., fобр = 12 кГц.

поскольку соотношение: выполняется, мы убедились в справедливости метода.

б). измерение частоты импульсного сигнала:

Из библиотеки Electronics’Workbench используем схему: 555-2.СА4.

Установим параметры элементов схемы из задания 2.а., исключив Rи и Си. В качестве генератора используем функциональный генератор в режиме синусоидального сигнала, осциллограф в режиме А/В.

полученная осциллограмма:

5 В/дел

5 В/дел

В ходе эксперимента мы выяснили fu = fs = 999 Гц., в данном случае погрешность измерения определяется, погрешностью задания образцовой частоты (стоимость единицы младшего разряда) fs = 1 Гц.

  1. Измерение фазового сдвига методом линейной развёртки.

Используя пакет Electronics’Workbench реализуем следующую схему:

а) установим согласно варианту частоту fs1 = 1 кГц., синусоидального сигнала функционального генератора, R = 1 кОм., С = 68 нФ.

Измерим величины Т и Т, а также линейные размеры a и b, рассчитаем величину фазового сдвига, и абсолютную случайную визуальную погрешность:

б). изменим частоту fs1 на fs2 = 6 кГц. повторим эксперимент и расчёты:

в). заменим интегрирующую RC – цепочку на дифференцирующую с теми же параметрами элементов, установим частоту fs1, повторим выполнение пункта а.:

г). выполним предыдущий пункт, установив частоту fs2,:

  1. Измерение фазового сдвига сигнала методом эллипса.

а). соберём схему с параметрами из п. 5.а, переведём осциллограф в режим А/В :

Произведём расчёт фазового сдвига и абсолютную визуальную погрешность измерения:

б). изменим частоту fs1 на fs2 и повторим измерения и расчёты:

в). заменим интегрирующую RC – цепочку, на дифференцирующую с теми же параметрами, и установим частоту fs1. Повторим измерения и расчёты:

г). повторим выполнение предыдущего пункта, установив частоту fs2:

д). Рассчитаем теоретические значения фазового сдвига, вносимые дифференцирующей и интегрирующей RC – цепями на частотах fs1 и fs2 при заданных параметрах R и C:

е). Результаты измерений фазовых сдвигов, занесём в таблицу 1:

Таблица 1

Частота, Гц.

Метод линейной развёртки

Метод эллипса

Теоретические данные

Инт. цепь

Дифф. цепь

Инт. цепь

Дифф. цепь

fs1= 1000

23,41,1º

66,61,7º

22,40,5º

660,5º

φинт=23,14

φдифф=66,87

fs2= 6000

691,3º

23,60,2º

67,60,6º

20,90,5º

φинт=68,69

φдифф=23,31

  1. Измерение коэффициента амплитудной модуляции сигнала методом линейной развёртки.

Из библиотеки Electronics’Workbench используем схему: AM-MOD.CA4, на экране увидим схему приведённую ниже:

а). Установим частоту несущей fнес = 2 кГц, величину несущей Uнес = 2 В., частоту модулирующего сигнала fмод = 100 Гц., величину модулирующего сигнала Uмод1 = 3 В. В результате получим следующее изображение:

Измерим отрезки А (максимальный размах сигнала) и В (минимальный размах сигнала), рассчитаем величину коэффициента модуляции и оценим точность измерения:

б). изменим величину модулирующего сигнала на Uмод2 = 1,5 В., оставив другие параметры схемы неизменными, и повторим выполнение предыдущего пункта:

  1. Анализ результатов работы

При калиброванной развертке период сигнала измеряемой частоты сравнивается с периодом напряжения развертки, или периодом меток времени калибратора длительности. У данного метода низкая точность измерений 5-10 %. Достоинства возможность исследования сигналов любой формы. Более точные результаты получаются при использовании метода интерференционных фигур. Метод фигур применяется при относительно небольшой кратности частот (до 10).

При использовании метода калиброванной развёртки и метода эллипса, в целом погрешность измерений лежит в пределах 5-10%. При относительно малых инструментальных погрешностях, решающее значение в погрешности измерения фазового сдвига осциллографическими методами имеет погрешность определения длины на экране осциллографа.

Погрешность измерения фазового сдвига методом эллипса при близких к 90 и 270 градусов велика. С другой стороны, метод эллипса, точнее метода калиброванной развертки при измерении малых или близких к 180 градусам углов фазового сдвига.

Точность измерения коэффициента амплитудной модуляции, в суммарной погрешности практически одинакова независимо от коэффициента, хотя случайная и систематическая погрешности с уменьшением коэффициента модуляции – увеличиваются.