Ćwiczenie nr 2 

Temat: Badanie sygnałów elektrycznych za pomocą oscyloskopów 

 

1. Obserwacja i pomiary parametrów sygnałów elektrycznych multimetrem oraz oscyloskopem 
analogowym 
A. Pomiar wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego 
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1; 

 

Rys. 1. Schemat do pomiaru wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego, 

V

1

 – woltomierz z przetwornikiem True RMS, V

2

 – woltomierz bez True RMS 

 
- zmieniając częstotliwość notować wskazania woltomierzy U

1

 i U

2

 oraz odczytywać amplitudę napięcia U

amp

  z 

oscyloskopu; 

- pomiaru dokonywać w zakresie od 30 Hz do 15kHz, wyniki zanotować w tabeli 1. 

15kHz, wyniki zanotować w tabeli 1. 

Tabela 1 

f [Hz] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

1

 [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

2

 [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

amp

 [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- w jednym układzie współrzędnych wykreślić zależności: 

, U

1

=F(f) i U

2

=F(f) z zaznaczonymi 

przedziałami niepewności pomiarowej; 

- określić pasmo mierników, porównać z danymi instrukcyjnymi. 
 
B. Pomiar wartości skutecznej napięcia trójkątnego i fali prostokątnej 
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2; 

 

Rys. 2. Schemat do pomiaru wartości skutecznej napięcia trójkątnego i fali prostokątnej 

V

1

 – woltomierz z przetwornikiem True RMS, V

2

 – woltomierz bez True RMS 

 
- ustawić napięcie trójkątne o częstotliwości f=60Hz; 

– 

zmieniając amplitudę od 0,5 V do 3,5 V notować wskazania woltomierzy U

1

 i U

2

 oraz odczytywać amplitudę 

napięcia U

amp

  z oscyloskopu,  wyniki zanotować w tabeli 2; 

Tabela 2 

U

1

 [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

1

 [-] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

2

 [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

2

 [-] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

amp

 [V]   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

SK

 [V]   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

ŚR

 [V]   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- na podstawie kształtu napięcia i wartości amplitudy - U

amp 

obliczyć teoretyczną wartość skuteczną napięcia 

U

SK

, oraz teoretyczną wartość średnią napięcia U

ŚR

, wynik zanotować w tabeli 2; 

- obliczyć współczynnik kształtu k

1

 dla pomiaru woltomierzem V

1

 i k

2

 dla pomiaru woltomierzem V

2

,

 

wyniki 

wpisać do tabeli 2; 

- zaproponować zależność do obliczania poprawnej wartości na podstawie wskazań woltomierza V

2

; 

- ustawić fale prostokątną o częstotliwości f=60Hz; 
- zmieniając amplitudę od 0,5 V do 3,5 V notować wskazania woltomierzy U

1

 i U

2

 oraz odczytywać amplitudę 

napięcia U

amp

  z oscyloskopu,  wyniki zanotować w tabeli 3; 

 

Tabela 3 

U

1

 [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

1

 [-] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

2

 [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

2

 [-] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

amp

 [V]   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

SK

 [V]   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

ŚR

 [V]   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- na podstawie kształtu napięcia i wartości amplitudy - U

amp 

obliczyć teoretyczną wartość skuteczną napięcia 

U

SK

, oraz teoretyczną wartość średnią napięcia U

ŚR

, wynik zanotować w tabeli 3; 

- obliczyć współczynnik kształtu k

1

 dla pomiaru woltomierzem V

1

 i k

2

 dla pomiaru woltomierzem V

2

,

 

wyniki 

wpisać do tabeli 3; 

- zaproponować zależność do obliczania poprawnej wartości na podstawie wskazań woltomierza V

2

. 

 

C. Pomiar okresu sygnału 
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3; 

 

 

Rys. 3. Schemat do pomiaru okresu sygnału 

 
- ustawić napięcie sinusoidalnie zmienne o amplitudzie U

amp

=1V; 

- zmieniając częstotliwość sygnału od 100Hz do 20 kHz zmierzyć okres za pomocą oscyloskopu - T

0

, oraz za 

pomocą  częstościomierza - Hz z funkcją pomiaru okresu - T

C

, wyniki zapisać w tabeli 4;   

Tabela 4 

T

0

 [ms] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(T

0

) [ms] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

C

 [ms] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- obliczyć wartość niepewności całkowitej u(T

O

) uwzględniającej niepewność eksperymentatora i niepewność 

wzorcowania, wynik zapisać w tabeli 4. 

 
D. Pomiar składowej stałej za pomocą oscyloskopu 
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1; 
- ustawić napięcie sinusoidalnie zmienne o częstotliwości f=1kHz i amplitudzie U

amp

=1V; 

- zmieniając składową stała od -4V do 4V dokonać jej pomiaru oscyloskopem i miernikiem V

1

; 

- porównać otrzymane wyniki, wyciągnąć wnioski. 
 
E. Obserwacja i pomiar przesunięcia fazowego między dwoma napięciami sinusoidalnie zmiennymi 
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4; 

 

 

Rys. 4. Schemat do obserwacji i pomiaru przesunięcia fazowego 

 

- ustawić napięcie sinusoidalnie zmienne o amplitudzie U

amp

=1V i częstotliwości f=1kHz; 

- wymusić rodzaj pracy PRZEMIENNY (ALT.) przerysować przebiegi z oscyloskopu; 
- wymusić rodzaj pracy SIEKANY (CHOP.) przerysować przebiegi z oscyloskopu; 
- zmierzyć czas -  t i obliczyć przesunięcie fazy - 

 między sygnałami; 

- obliczyć niepewność obliczenia u(

) przesunięcia fazy; 

- na podstawie schematu i wartości elementów R i C obliczyć wartość teoretyczna przesunięcia - 

 

 
2. Obserwacja i pomiary parametrów sygnałów elektrycznych oscyloskopem cyfrowym 
A. Obserwacja zobrazowania na oscyloskopie cyfrowym 
- podłączyć generator napięcia sinusoidalnego do oscyloskopu; 
- ustawić napięcie o częstotliwości f=400Hz i tak dobrać wartość podstawy czasu aby na ekranie były widoczne 

dwa pełne okresy; 

- zmieniając częstotliwość generatora wg danych f= 4kHz, 40kHz, 50kHz, 400kHz, 500kHz, 4MHz 

zaobserwować i przerysować zobrazowania z oscyloskopu. 

 

B. Pomiar wybranych parametrów oscyloskopem cyfrowym 
- wykorzystując wewnętrzne funkcje pomiarowe zmierzyć wybrane parametry napięcia sinusoidalnego, 

trójkątnego i fali prostokątnej; 

- przerysować zobrazowania i zaznaczyć mierzone wielkości. 

 

3. Sprawozdanie powinno zawierać: 
- podpisany przez prowadzącego ćwiczenie protokół pomiarów; 
- krótki opis ćwiczenia; 
- wykaz przyrządów wraz z niezbędnymi danymi (klasa, zakres pomiarowy, itd.); 

Lp. 

Nazwa 

Typ 

przyrządu 

Zakresy 

pomiarowe 

Klasa/rezystancja 

wewnętrzna 

Numer 

fabryczny 

1 

Woltomierz V

1

 

 

 

 

 

2 

Woltomierz V

2

 

 

 

 

 

3 

Częstościomierz Hz 

 

 

 

 

4 

Dekada pojemności - C 

 

 

 

 

5 

Dekada rezystancyjna - R 

 

 

 

 

6 

Generator napięcia 

 

 

 

 

7 

Oscyloskop analogowy 

HM-303 

 

 

 

8 

Oscyloskop cyfrowy 

GDS-840 

 

 

 

9 

Indukcyjność - L 

 

 

 

 

10 

Zasilacz 

 

 

 

 

- tabele pomiarowe; 
- przykładowe obliczenia; 
- wykresy i rysunki sporządzone na papierze milimetrowym; 
- wnioski. 

 

4. Przykładowe pytania 
1. Omówić budowę cyfrowego woltomierza. 
2. Wyjaśnij pojęcia: rozdzielczość, zakres pomiaru, błąd pomiaru, skala. 
3. Omówić zasadę pomiaru wartości napięcia skutecznego miernikiem cyfrowym. 

4. Jaki woltomierz określamy mianem True RMS. 

5. Wyjaśnij pochodzenie błędu analogowego i cyfrowego przy pomiarach napięcia miernikami cyfrowymi. 
6. Podać parametry opisujące przebiegi okresowe. 
7. Napisać zależności na określanie wartości skutecznej i średniej napięcia o dowolnym przebiegu. 
8. Omówić budowę oscyloskopu analogowego. 
9. Wyjaśnić funkcję generatora podstawy czasu. 
10. Podać przykłady występowania niepewności eksperymentatora. 

11. Kiedy na ekranie oscyloskopu będzie „stabilny” obraz. 

12. Wymieć różnice w budowie oscyloskopu analogowego i cyfrowego. 
13. Wymień wady i zalety oscyloskopu cyfrowego i analogowego, dokonaj porównania. 
 
5. Literatura 
Obowiązuje literatura do przedmiotu. 
Literatura uzupełniająca: 
1.  Baszun P. – Miernictwo elektryczne cz. I syg. S-43646 
                                                                     cz. II syg. S-43826