Zakres ćwiczenia:
Wykonać pomiary częstotliwości generatora w szerokim zakresie wartości częstotliwości, od 20 Hz do100 Hz, bezpośrednio częstościomierzem analogowym i cyfrowym oraz poprzez pomiar okresu ( funkcja częstościomierza cyfrowego ) z częstotliwością wzorcową traktować odczyt z wskazanego przez prowadzącego częstościomierza cyfrowego. Porównać dokładność pomiaru obu metod obliczając błąd bezwzględny oraz względny w funkcji mierzonej częstotliwości.
Pomiary częstotliwości napięcia sieci 220 V.
Pomierzyć częstotliwości sieci 220 V, poprzez pomiar bezpośredni częstotliwości przy pomocy częstościomierza cyfrowego oraz w sposób pośredni przez pomiar okresu. Pomiary powtórzyć 2 - 3 krotnie w trakcie trwania ćwiczenia w znacznych odstępach czasu. Określić stabilność częstotliwości badanego napięcia.
Ocena stabilności częstotliwości generatora:
Wyznaczyć krótkoterminową stabilność (w warunkach rzeczywistych dokonuje się tego pomiaru najczęściej w przeciągu doby) generatora sygnałowego dla niskich i wysokich częstotliwości. Pomiaru dokonać w kilku odstępach czasowych w trakcie trwania ćwiczenia, stabilność długotrwałą urządzenia określamy jako:
Δf - Błąd bezwzględny pomiaru
fu - Wartość mierzonej częstotliwości, dla której dokonuje się pomiaru
Pomiary częstotliwości oscyloskopem :
Pomierzyć częstotliwość generatora oscyloskopem wykorzystując kalibrowaną podstawę czasu (pomiar częstości za pomocą oscyloskopu jest możliwy tylko przez pomiar okresu mierzonego przebiegu, wówczas f = 1/T).Porównać otrzymane wyniki z pomiarem wzorcowym za pomocą częstościomierza cyfrowego. Wykonać pomiary dla kilku różnych częstotliwości generatora. Określić błąd względny pomiarów częstotliwości metodą oscyloskopową.
Spis przyrządów:
Generator K21118
Częstościomierz (wzorcowy) K2 2025 B
Oscyloskop
Częstościomierz cyfrowy PFL - 23
Częstościomierz analogowy MC - 3T
Opracowanie wyników:
Ad:1
G(K21118) |
K2 2025 B |
PFL-23 |
MC-3T |
Bł. Bez- względny |
Bł. Bez- względny |
Błąd względny |
Błąd względny |
T |
f |
Hz |
Hz |
Hz |
Hz |
Dla PFL-23 |
Dla MC-3T |
PFL-23 [%] |
MC-3T [%] |
[s] |
1/T [Hz] |
20 |
20 |
20 |
22 |
0 |
2 |
0 |
0,1000 |
0,05008 |
19,96686 |
40 |
40 |
40 |
46 |
0 |
6 |
0 |
0,1500 |
0,02503 |
39,95046 |
80 |
80 |
80 |
92 |
0 |
12 |
0 |
0,1500 |
0,01252 |
79,8722 |
100 |
100 |
100 |
112 |
0 |
12 |
0 |
0,1200 |
0,01000 |
99,93005 |
200 |
200 |
200 |
210 |
0 |
10 |
0 |
0,0500 |
0,005 |
200 |
400 |
400 |
400 |
420 |
0 |
20 |
0 |
0,0500 |
0,0025 |
400 |
1000 |
1000 |
1000 |
1020 |
0 |
20 |
0 |
0,0200 |
|
|
3000 |
2996 |
2995 |
3100 |
1 |
104 |
0,00033 |
0,0347 |
|
|
5000 |
4997 |
4997 |
5200 |
0 |
203 |
0 |
0,0406 |
|
|
10000 |
10019 |
10018 |
10500 |
1 |
481 |
0,00009 |
0,0480 |
|
|
20000 |
20033 |
20033 |
20800 |
0 |
767 |
0 |
0,0383 |
|
|
40000 |
40050 |
40050 |
42000 |
0 |
1950 |
0 |
0,0487 |
|
|
60000 |
60031 |
60031 |
63000 |
0 |
2969 |
0 |
0,0495 |
|
|
80000 |
79947 |
79947 |
83000 |
0 |
3053 |
0 |
0,0382 |
|
|
|
|
Błędy średnie: |
0,1428 |
686,36 |
0,000030 |
0,06699769 |
|
||
Ad:2
Częstotliwość sieciowa: 50 Hz
Pierwszy pomiar: 1000 Hz dla 50 kHz
Drugi pomiar: 999 Hz dla 50 kHz
Ad:3
Pierwszy pomiar: 50,043 dla 50 kHz
Drugi pomiar: 50,046 dla 50 kHz
Δf = 3 Hz
Ad:4
Oscyloskop |
Wzorc.K22025B |
GeneratorK21118 |
Częstotliwość f = 1/T [Hz] |
Błąd względny |
T [ms] |
Hz |
Hz |
|
% |
51 |
20,032 |
20 |
19,607 |
0,02122 |
17 |
60,029 |
60 |
58,823 |
0,02009 |
51 [ms] = 0,051 s = 51*10-3
Wnioski:
Pomiary częstotliwości generatora w szerokim zakresie wartości częstotliwości, od 20 Hz do 100 kHz, bezpośrednio częstościomierzem analogowym i cyfrowym prowadzi do następujących spostrzeżeń :
Wraz ze wzmacnianiem częstotliwości sygnału generatora maleje okres, częstościomierz cyfrowy wskazuje znikome różnice w stosunku do częstościomierza wzorcowego, natomiast znaczną różnicę obserwujemy przy odczycie z częstościomierza analogowego. Błąd bezwzględny częstościomierza cyfrowego wynosi :
± 0,14285714 Hz, względny wynosi: ± 0,3098*10-4 . Błąd bezwzględny częstościomierza analogowego
wynosi: ± 686,36 Hz, względny wynosi: ± 0,061384108
W punkcie czwartym pomiar częstotliwości oscyloskopem poprzez zastosowanie zależności:
F = 1/T
jest zbliżony do wartości wzorcowej częstościomierza cyfrowego.
