Politechnika Wrocławska^™ we Wrocławiu
Adam Janik	Wydział Elektroniki	kierunek: AIR
data wykonania ćwiczenia: 98-04-1	Grupa: II	rok akademicki: 97/98
Temat ćwiczenia: Pomiar częstotliwości i przesunięcia fazowego sygnałów okresowych.

1. Wykaz przyrządów użytych w ćwiczeniu.

• częstościomierz PFL-30 (R_we =100k ; C_we = 40 pF)

• automatyczny częstościomierz-czasomierz typ C570

• generator dekadowy RC typ PW-13

• częstościomierz-czasomierz liczący typ C549A

• częstościomierz analogowy LC-1

• oscyloskop GoldStar OS-9020G 20MHz

• przesuwnik fazowy

2. Pomiar częstotliwości przyrządami cyfrowymi.

Wyniki pomiarów:

POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI
generator			okresomierz C570					PFL - 30
wartość	mnożnik		f	zakres	T	T		δT	t	fx		δfx
[ - ]	[Hz]		[Hz]	[ - ]	[ms]	[ms]			[s]	[Hz]		[%]
4	1		4	10^3	243,92	0,01		0,004	100	4,11		0,24
4	10		40	10^4	23,813	0,001		0,004	100	42,01		0,02
4	100		400	10^4	2,378	0,001		0,04	100	420,6		0,02
4	1k		4k	10^4	0,239	0,001		0,42	10	4188,6		0,002
4	10k		40k	10^4	0,024	0,001		4,17	1	42499		0,002
4	100k		400k	10^4	0,002	0,001		50	0,1	414860		0,0002

Przykłady obliczeń:

T = +/- 1 na ostatnim miejscu

T = 243,92 ms = 0,24392 s

3. Pomiar częstotliwości napięcia sieci.

1. częstościomierz cyfrowy PFL-30 (transformator 220/6V)

zakres 100 s

f = (50,13
0,01) Hz

T = (20,003
0,001) ms

2. częstościomierz analogowy LC-1

gdzie:

= 0,02 Hz

4. Pomiar częstotliwości.

1. oscyloskopem

d = 4,95 cm - odczytana z ekranu długość odcinka odpowiadającego okresowi

c = 0,1 ms - nastawa przełącznika podstawy czasu

f_N = 2000 Hz

f_x = f_x - f_N = 2020,2 Hz -2000 Hz = 20,2 Hz

2. metoda krzywych Lissajous

Pomiar metodą krzywych Lissajous (fN = 2000Hz)
Lp.	częstotliwość fx
1.	1,8 kHz
2.	3,8 kHz
3.	4,5 kHz
4.	5,3 kHz
5.	6,15 kHz
6.	7,05 kHz
7.	8,1 kHz
8.	9,05 kHz
9.	9,8 kHz

Przykłady krzywych Lissajous

f_x = 1,8 kHz

f_x = 3,8 kHz

5. Pomiar przesunięcia fazowego

Wyniki pomiarów:

fazomierz cyfrowy				oscyloskop
		δ		OP	OH	
30,1	0,1	0,33%		6,2 dz	3,2 dz	31,1^o
60,5	0,1	0,17%		6,2 dz	5,5 dz	62,5^o
89,5	0,1	0,11%		6,2 dz	6,1 dz	79,7^o

Przykładowe obliczenia:

OH = 3,2 dz

OP = 6,2 dz

6. Wnioski

Istnieje wiele metod pomiaru częstotliwości, różniących się od siebie dokładnością , oraz zasadą pomiaru. Podczas wykonywania pomiarów częstotliwości metodą cyfrową zaobserwowaliśmy, że wartość błędu popełnianego uzależniona była od wartości częstotliwości mierzonej, oraz od dokładności generatora wzorcowego, zarówno w metodzie pomiaru bezpośredniej, jak i pośredniej. Wartość popełnianego błędu maleje wraz ze wzrostem częstotliwości. Jeżeli mierzymy małą częstotliwość metodą bezpośrednią to powinniśmy dobrać jak największy czas otwarcia bramki T_w, a tym samym zmniejszyć błąd pomiaru. Błąd popełniany jest tym większy im większa jest częstotliwość mierzona. Przy pomiarze częstotliwości miernikiem PFL-30 błąd pomiaru wynosi ok. 0,01%. Dużą dokładność pomiaru uzyskaliśmy również za pomocą miernika analogowego LC-1 o klasie dokładności 0,2. Błąd pomiaru zbliżony był do błędów miernika cyfrowego i wynosił 0,02Hz. Pomiaru częstotliwości można dokonywać również za pomocą oscyloskopu. Wykonuje się to metodą pośrednią przez pomiar długości odcinka odpowiadającego jednemu okresowi i pomnożeniu go przez podstawę czasu. Pomiar ten jest dość dokładny (błąd ok. 1% zależny od dokładności odczytu długości odcinka). Z kolei metoda krzywych Lissajous nie należy do najdokładniejszych, z tego też względu jest rzadko wykorzystywana.

Do pomiaru przesunięcia fazowego najlepiej używać fazomierza cyfrowego ze względu na małe błędy. (rzędu 0,3%). Metoda krzywych Lissajous daje wyniki obarczone dużym błędem wzrastającym wraz z wartością mierzonego przesunięcia.. Dokładniejszy pomiar możemy dokonać za pomocą fazomierza cyfrowego. Może ona służyć przy zgrubnej ocenie wartości przesunięcia fazowego.

Politechnika Wrocławska™ ©1998

- 6 -

---