Kod kursu:
|
Wykonali: |
|
Temat: Sygnały Elektryczne - parametry częstotliwościowe i czasowe.
|
Nr ćw.: 7 |
|
Termin zajęć: |
Termin oddania:
|
Ocena:
|
Cel ćwiczenia
Zapoznanie z zasadami pomiaru częstotliwości i czasu; podstawowymi parametrami typowych częstościomierzy i czasomierzy, warunkami ich użytkowania ze szczególnym uwzględnieniem dokładności pomiaru. Celem ćwiczenia było przede wszystkim porównanie pomiarów częstotliwości i okresu sygnału sinusoidalnego za pomocą oscyloskopu oraz częstościomierza/czasomierza.
Wstęp teoretyczny
Okresem T sygnału nazywamy czas jednej pełnej zmiany przebiegu.
Częstotliwością f sygnału okresowego nazywamy liczbie jego okresów T w jednostkowym
przedziale czasu (najczęściej w jednej sekundzie). Częstotliwość jest odwrotnością okresu
przebiegu: f =1/T
Jednostka okresu (czasu) jest sekunda (s), częstotliwości - herc (Hz). W codziennym
stosowaniu wykorzystywane są jednostki podwielokrotne czasu, np. ms, s, ns i wielokrotne
częstotliwości, np. kHz, MHz czy GHz. Wspomniane parametry są wielkościami, które można mierzyć z bardzo dużą dokładnością częstościomierzami cyfrowymi, dzięki istnieniu doskonałych wzorców częstotliwości, np. kwarcowych.
Do podstawowych metod pomiaru czasu i częstotliwości można zaliczyć:
- metody cyfrowe;
- metody oscyloskopowe.
Metoda cyfrowa polega na zliczaniu liczby n okresów przebiegu w czasie
wzorcowego przedziału czasu Tw i określeniu częstotliwości bezpośrednio z zależności:
fx=n/Tw
Badany przebieg o nieznanej częstotliwości w wejściowych układach formujących
kształtowany jest w ciąg impulsów prostokątnych o takiej samej częstotliwości. Generator
wzorcowy (kwarcowy) wytwarza impuls prostokątny otwierający bramkę na czas Tw
pomiaru. W czasie jej otwarcia licznik zlicza n impulsów mierzonego przebiegu o częstotliwości fx , zatem nx Tx = Tw , stąd
fx=nx/Tw
Liczba zliczonych impulsów nx jest bezpośrednią miarą częstotliwości. Błąd pomiaru
częstotliwości jest zależny od dokładności określenia czasu otwarcia bramki Tw (zwykle jest
pomijalnie mały, jest to bowiem błąd generatora wzorcowego - kwarcowego) oraz od błędu
zliczania impulsów (jego wartość bezwzględną wynosi 1 impuls).Przebieg ćwiczenia
Tabela I
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
T5 |
T6 |
sygnał |
1∙10-3 |
8,2∙10-4 |
6,6∙10-4 |
8,0∙10-4 |
8,8∙10-4 |
6,4∙10-4 |
sinusoidalny |
9,8∙10-5 |
8,0∙10-5 |
7,8∙10-5 |
8,0∙10-5 |
9,0∙10-5 |
3,6∙10-3 |
prostokątny |
10∙10-3 |
8,2∙10-3 |
6,4∙10-2 |
7,6∙10-2 |
8,8∙10-3 |
6,4∙10-3 |
trójkątny |
|
||||||
Podczas analizy niepewności okresu trzeba wziąć pod uwagę błąd wzorca, błąd wyzwalania oraz błąd dyskretyzacji. Błąd wzorca wynosi w każdym przypadku 
, błąd wyzwalania 3%, natomiast błąd dyskretyzacji wynosi 
jednostka zliczana, podana w tabeli 2.
Tabela II
Lp. |
fx [Hz] |
Tw [s] |
Tx [s] |
fw [Hz] |
Δfx/fx |
ΔTx/Tx |
1 |
1250 |
10-3 |
0,8∙10-3 |
1000 |
0,001 |
0,001 |
2 |
131,58 |
10-2 |
0,76∙10-2 |
100 |
0,0001 |
0,0001 |
3 |
12500 |
10-4 |
0,8∙10-4 |
10000 |
0,00001 |
0,00001 |
W wyniku problemów z urządzeniami w pracowni dalsza część ćwiczenia nie mogła zostać wykonana.
Wykonane obliczenia
8,0∙10-4=800∙10-6=800μs
Wnioski
Pomiar okresu za pomocą oscyloskopu jest obarczony błędem, który obrazuje obliczona niepewność ΔT. Dalsza część ćwiczenia, mimo że nie została przeprowadzona z powodów technicznych, prezentuje dokładność pomiaru parametrów czasowych przy użyciu częstościomierza. Na podstawie wiadomości z instrukcji, a także literatury podanej na końcu opisu ćwiczenia, dowiedziałem się, że pomiary wykonane przy użyciu częstościomierza są dokładniejsze od wykonanych z użyciem oscyloskopu.
Wyszukiwarka