LY в делениях измерительной сетки осциллографа (в данном случае 7), а также считав с соответствующего переключателя стоящее на нем значение коэффициента отклонения, определить амплитуду импульса по формуле U
 Скачать 473.28 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП) Лабораторная работа №1 по МиТИ ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Выполнил Студент гр. З ПС. Бембель г. Проверил Заведующий учебной Лабораторией каф. КСУП ___________ В.Ф. Отчалко г. дата Томск 2016 2 Введение Цель работы Целью работы является изучение устройства универсального осциллографа и методов измерения параметров электрических сигналов. 3 Результаты работы и их анализ 7.2.1 Экспериментально при измерении амплитуды импульса следует получить на экране осциллографа изображение сигнала, равное не менее 0,4 размера экрана по вертикали ( только при этом обеспечиваются указанные в технической документации погрешности осциллографа) и, измерив величину напряжения l Y в делениях измерительной сетки осциллографа (в данном случае = 7), а также считав с соответствующего переключателя стоящее на нем значение коэффициента отклонения , определить амплитуду импульса по формуле U имп = l Y К откл (7.6) U имп = Далее производится оценка погрешности данного измерения. Поскольку определение амплитуды импульса производится по формуле (7.6), то это измерение относится к косвенными определение погрешности производится на основании узаконенных правил. Вычисляя частные погрешности путем нахождения частных производных, и переходя к относительным погрешностям, получим 𝜹𝑼 = √𝜹𝒍𝒚 𝟐 + 𝜹𝑲откл 𝟐 (7.7) где U имп – относительная погрешность измерения амплитуды импульса, l Y – относительная визуальная погрешность измерения отклонения луча (размера импульса по вертикали, фактически это погрешность измерения оператором отрезка на экране осциллографа. К откл – предел допустимой основной погрешности канала вертикального отклонения (см. технические данные осциллографа. В свою очередь визуальная погрешность измерения отрезка по ГОСТ на электронно-лучевые осциллографы составляет 4 l = l q 4 , 0 (7.8) где q – толщина луча на экране в мм (порядка 1 мм, l – измеренное отклонение в мм. 𝜹𝑼 = √( 0.4 ∙ 1 70 ) 2 + 0.03 2 = мс Абсолютное значение погрешности определить по формуле U имп = U имп U изм (7.9) U имп = 0.0305 В Далее записываем результат измерения амплитуды импульса в соответствии с метрологическими правилами представления результата соблюдая правила округления погрешности и результата измерения. U имп = ± В 7.2.2. Измерение периода повторения импульса. При измерении периода повторения манипулируя переключателем коэффициента развертки и уровнем синхронизации необходимо получить на экране последовательность не более х импульсов. Измерив расстояние l X в делениях между одноименными характеризуют одинаковое состояние сигнала) точками сигнала и считав с соответствующего переключателя действующее значение коэффициента развертки, определяют период повторения T = l X К разв (7.10) T = 7 мс Так как при измерении временного интервала используется формула (7.10), аналогичная формуле (7.6), то и подсчет погрешности измерения не отличается от вышеизложенного. Относительная погрешность измерения временного интервала определится Т = √𝜹𝒍𝒙 𝟐 + разв (7.11) где l x – относительная визуальная погрешность измерения отрезка отклонения луча (периода повторения) (см. формулу 7.8). 5 К разв – предел допускаемой основной погрешности коэффициента развертки (см. технические данные осциллографа. Т = √ ( 0.4×1 70 ) 2 + 0.03 мс Абсолютное значение погрешности измерения периода повторения определится Т = Т Т изм (7.12) Т = 0.0305×0.7 = 0.021 мс Далее записываем результат измерения периода импульса в соответствии с метрологическими правилами представления результата (соблюдая правила округления погрешности и результата измерения. T = (0.7 ± 0.021) мс 7.2.3 Измерение длительности импульса. При измерении длительности импульса необходимо переключателем коэффициента развертки растянуть его по горизонтали до величины не менее 0,4 размера экрана по горизонтали. Измерив на экране размер длительности импульса l X (общепринято измерять длительность импульса на уровне 0,5 его амплитуды) в делениях и, считав действующее значение коэффициента развертки, определить длительность импульса имп = l X· К разв (7.13) имп = 7×20 = 140 мкс Так как при измерении длительности импульса (тоже временной интервал, как и период) используется формула (7.13) аналогичная формуле (7.6), то и подсчет погрешности измерения не отличается от вышеизложенного. Относительная погрешность измерения временного интервала определится 𝜹𝝉 = √𝜹𝒍𝒙 𝟐 + разв (7.14) где l x – относительная визуальная погрешность измерения отрезка отклонения луча по горизонтали (длительности импульса) . (См. формулу 7.8) К разв – предел допускаемой основной погрешности коэффициента развертки (см. технические данные осциллографа. 6 𝜹𝝉 = √ ( 0.4×1 70 ) 2 + 0.03 2 = 0.0305 мкс Абсолютное значение погрешности измерения длительности импульса определится формулой = изм (7.15) 0.0305×20 = 4.27 мкс Далее записываем результат измерения длительности импульса в соответствии с метрологическими правилами представления результата соблюдая правила округления погрешности и результата измерения. ± 4.27) мкс 7.2.4. Измерения длительности переднего фронта импульса. Произвести отсчет расстояния между точками 0,1U имп и 0,9U имп в данном случае =5), и определить ф изм = К разв М Х l X (7.16) где М Х - множитель развертки (М = 0,1 для данного осциллографа). τ ф изм = 5×0.2×0.1= 0.1 мкс Действительную длительность фронта импульса определить по формуле ф ф изм 2 − ( 0.35 fв ) 2 τ ф = √ 0.1 2 − ( 0.35 −7.5×10 Определить погрешность измерения длительности фронта импульса = изм √𝛿ly 2 + 𝛿Kоткл 2 =√ ( 0.4×1 50 ) 2 + 0.05 2 = 0.05 мкс 0.05×0.1=0.005 мкс аналогично определению погрешности длительности импульса (формулы 7.13, 7.14, 7.15 справедливы при измерении любых интервалов времени. Только необходимо находить погрешность коэффициента развертки уже с учетом погрешности множителя развертки – эта цифра также дается в описании осциллографа. ф = (0.1 ±0.005) мкс 7 7.2.5. Измерение частоты сигнала методом калиброванной развертки При определении частоты сигнала экспериментально измеряется его период Та само значение частоты сигнала находится по известной формуле , 1 T F (7.17) F имп = 1/ l y ×K откл = 1 7×0.1×10 −3 = 1428.57 Гц Измеренное значение периода необходимо взять из пункта 7.2.2. При этом относительная погрешность частоты будет равна относительной погрешности измерения периода F = Т , (7.18) F = Т = √𝛿ly 2 + 𝛿Kоткл 2 =√ ( 0.4×1 70 ) 2 + 0.03 2 = 0.0305 F = F имп × F = 0.0305×1428.57= 43.571 Гц Записываем результат измерения частоты сигнала в соответствии с метрологическими правилами F = (1428.57±29.3) Гц 7.3. Измерение частоты повторения импульсов методом интерференционных фигур. F изм = 14.5×10 2 = 1450 Гц F = 2%+30/F изм = 2.021%×1450 = 29.3 Гц F = (1450±29.3) Гц 7.4. Измерение частоты повторения импульсов с помощью частотомера. F изм = 1.456 КГц F = ±(2.5 × 10 -7 ) + 1 1.456×10 3 = 6.871× 10 -4 F = 1.456 × 6.871 × 10 -4 × 10 3 = 1 Гц F = (1456±1) Гц 8 Вывод В данной лабораторной работе было изучено устройство универсального осциллографа и методы измерения параметров электрических сигналов. |