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

Лабораторная работа / 2-Лабораторная_Измерительная техника

.doc
Скачиваний:
48
Добавлен:
22.06.2014
Размер:
318.46 Кб
Скачать

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ( ТУСУР )

Кафедра промышленной электроники

Лабораторная работа №2

По дисциплине “ Измерительная техника и датчики ”

Дата выполнения работы ________________________________

Номер варианта _______________________________________

Дата проверки __________________________________________

Оценка _________________________________________________

ФИО преподавателя _____________________________________

Подпись преподавателя __________________________________

Целью данной работы является изучение осциллографических методов измерения параметров электрических сигналов на примере двухканального универсального осциллографа из комплекта приборов “Electronics Workbench” .

  1. Измерение напряжения и временных параметров синусоидального сигнала .

Экспериментальная схема :

Отключив от оссцилографа сигнал с выхода 2 пронаблюдаем за осциллограммой с выхода 1 .

На экране осциллографа можно наблюдать синусоиду с амплитудой сигнала Um=3.08B и периодом Т=1.27 мс.

- для периода

- для амплитуды

Изменим значения емкости С=1нФ и повторим измерения .

На экране оссцилографа можно наблюдать синусоиду с амплитудой 3.08В и периодом 128 мкс.

- для периода

- для амплитуды

2. Измерение напряжения и временных параметров импульсного сигнала .

Соберем на экране монитора схему эксперимента :

Активизируем схему и пронаблюдаем осциллограмму сигнала :

Произведем измерение параметров сигнала :

.

.

.

- для периода

- для амплитуды

.

.

Изменим параметры элементов схемы R=620 Ом , С=35 нФ , Rи=1 кОм, Си=1нФ и повторим измерение .

.

.

.

- для периода

- для амплитуды

.

3. Измерение частоты сигналов методом калиброванной (линейной) развертки.

Для измерения воспользуемся предыдущей схемой .

δвиз =0.00233 из предыдущего измерения

Т=1.0023*10-3 результата измерений

Частота сигнала f=1/T =1/1.0023*10-3=997.705

T=T*δвиз=1.0023*10-3*0.00233=∆Т=2.31*10-6

f= ∆f=2.325

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

Установим следующие настройки:

Частота генератора .

Частота генератора образцового сигнала .

На осциллографе можно наблюдать следующую фигуру , называемою фигура Лиссажу .

Число пересечений с осью х=12 , с осью y=2 12/2=6

fв=6, fг=1 6/1=6

Следовательно соотношение выполняется .

Измерение частоты импульсного сигнала.

Соберем на экране монитора схему эксперимента :

Гц .

Погрешность данного измерения определяется погрешностью образцовой частоты . В данном случае она равна единице, отсюда:

5. Измерение фазового сдвига сигналов методом линейной развертки.

Соберем схему эксперимента :

Установим следующие параметры :

Частота синусоидального сигнала на выходе генератора .

Полученная оссцилограме :

, .

.

, , .

  • Увеличим частоту генератора до 6 кГц и повторим измерение :

, .

.

, , .

  • Заменим в схеме интегрирующую RC-цепь на дифференцирующую. Установим

, . Для частот синусоидального сигнала генератора и произвести измерения фазового сдвига, вносимого дифференцирующей цепью в соответствии с методикой .

Частота :

, .

.

, , .

.

Частота :

, .

.

, , .

.

6. Измерение фазового сдвига сигналов методом эллипса.

Схема эксперимента :

Частота синусоидального сигнала генератора .

Полученная осциллограмма :

, , .

Фазовый сдвиг:

Абсолютная визуальная погрешность: .

  • Увеличим частоту генератора до 6кГц и повторим измерения :

, , .

Фазовый сдвиг:

Абсолютная визуальная погрешность: .

  • Заменим в схеме интегрирующую RC-цепь на дифференцирующую. И произведем измерения при частотах генератора 1 и 6 кГц .

Частота .

, , .

Фазовый сдвиг:

Абсолютная визуальная погрешность: .

Частота .

, , .

Фазовый сдвиг:

Абсолютная визуальная погрешность: .

  • Рассчитаем теоретически значение фазового сдвига , вносимого RC –цепями

Расчет удобно произвести в пакете MathCAD:

  • Занесем практические и расчетные данные в таблицы :

Фазовый сдвиг на частоте сигнала fs1=1кГц

Метод линейной развертки

Метод эллипса

Теоретические данные

Дифф. цепь

Интег.цепь

Дифф. цепь

Интег.цепь

Φтеор.диф.= 66.86

69

23.4

66.2

22.8

Φтеор.интег.= 23.135

Фазовый сдвиг на частоте сигнала fs2=6кГц

Метод линейной развертки

Метод эллипса

Теоретические данные

Дифф. цепь

Интег.цепь

Дифф. цепь

Интег.цепь

Φтеор.диф.= 21.31

21.56

68.04

21.29

66.8

Φтеор.интег.= 68.69

7. Измерение коэффициента амплитудной модуляции сигнала методом линейной развертки.

Схема эксперимента :

Полученная осциллограмма :

Максимальный размах сигнала: А=53,5282 В.

Минимальный размах сигнала: В=7,5847 В.

Оценим точность измерения коэффициента модуляции. Расчеты произведем используя систему MathCAD:

В В

- Максимальный размах сигнала

- Минимальный размах сигнала

- Величина коэффициента модуляции

Случайная погрешность:

Систематическая абсолютная погрешность:

Суммарная погрешность измерений:

Изменим параметры схемы следующим образом , , , и повторим измерения .

Максимальный размах сигнала: А=40,1462 В.

Минимальный размах сигнала: В=5,6885 В.

В В

- Максимальный размах сигнала

- Минимальный размах сигнала

- Величина коэффициента модуляции

Случайная погрешность:

Систематическая абсолютная погрешность:

Суммарная погрешность измерений:

Выводы по проделанной работе:

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

Точности измерения фазового сдвига сигналов методом калиброванной развертки и методом эллипса при малых и больших значениях измеряемого фазового сдвига;

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 определяется по правилам нахождения погрешности при косвенных измерениях. Для метода линейной развертки: . Для метода эллипса: .

Видно, что 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.

Точности измерения коэффициента амплитудной модуляции при малых и больших значениях коэффициента. В обоих случаях коэффициент модуляции получился одинаков. Систематическая абсолютная погрешность в обоих случаях имеет одинаковое значение. Случайная погрешность во втором случае имеет большее значение, чем в первом. Однако суммарная погрешность в обоих случаях одинакова.