Gliwice, wrzesień 2007 POLITECHNIKA ŚLĄSKA INSTYTUT

POLITECHNIKA ŚLĄSKA
INSTYTUT AUTOMATYKI
ZAKŁAD SYSTEMÓW POMIAROWYCH
Gliwice, wrzesień 2007
Cyfrowe pomiary częstotliwości oraz parametrów RLC
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania, właściwościami
układów cyfrowego pomiaru czasu i częstotliwości oraz cyfrowych mierników rezystancji,
pojemności i indukcyjności.
Zadania
Część I: Cyfrowy pomiar czasu i częstotliwości
W części pierwszej badana jest dokładność cyfrowego pomiaru czasu i częstotliwości w
zależności od wartości częstotliwości i amplitudy mierzonego napięcia. Na stanowisku
znajduje się badany częstotliwościomierz i generatory przebiegów.
1. Zapoznać się z dokumentacją przyrządu, schematem funkcjonalnym i sposobem realizacji
poszczególnych funkcji. Przenieść do protokołu dane charakteryzujące dokładność
przyrządu dla funkcji pomiaru czasu i częstotliwości.
2. Uruchomić funkcję autokontroli częstościomierza (autocheck). Wykonać autokontrolę
przyrządu dla wszystkich zakresów pomiarowych. Sformułować wnioski dotyczące
poprawności działania przyrządu.
3. Przeprowadzić pomiary częstotliwości (metoda bezpośrednia) w zakresie częstotliwości
10Hz – 100kHz (podawane częstotliwości zmieniać logarytmicznie, np.: 10Hz , 20 , 50 ,
100 , 200 , 500 , 1k , 2k , 5k , 10k , 20k , 50k , 100kHz). Przełączyć częstościomierz w
tryb pomiaru okresu (metoda pośrednia) i powtórzyć pomiary. Do pomiarów wykorzystać
zakres zapewniający największą dokładność pomiaru.
Wyniki pomiaru okresu przeliczyć na częstotliwość. Dokonać oceny dokładności pomiaru
częstotliwości metodą pośrednią i bezpośrednią w zależności od częstotliwości
mierzonego sygnału. Na wykresie (oś X - mierzona częstotliwość w skali logarytmicznej,
oś Y –względna niepewność wyniku pomiaru na podstawie dokumentacji przyrządu także
w skali logarytmicznej) wykreślić względną niepewność wyniku pomiaru metodą
bezpośrednią i pośrednią. Sformułować wnioski dotyczące zakresu częstotliwości dla
których metoda bezpośrednia zapewnia większą dokładność od pośredniej.
4. Zbadać wpływ zmiany poziomu sygnału na dokładność pomiaru. Wykonać po pięć
pomiarów częstotliwości 1000 Hz dla amplitud napięcia 3V; 0,3V i 0,03V metodą
bezpośrednią i pośrednią.
Wyznaczyć względne niepewności wyników pomiarów dla poszczególnych serii
pomiarów i przedstawić je na wykresie(oś X-amplituda napięcia w skali logarytmicznej,
oś Y–względna niepewność wyniku pomiaru także w skali logarytmicznej). Sformułować
wnioski dotyczące wpływu amplitudy badanego napięcia na dokładność pomiaru metodą
bezpośrednią i pośrednią.
Część II: Cyfrowy pomiar parametrów RLC
W części drugiej wykonuje się pomiary rezystancji, pojemności i indukcyjności za pomocą
cyfrowego miernika RLC. Na stanowisku znajduje się miernik RLC oraz badane rezystory,
kondensatory i cewki.
1. Do protokołu przenieść dane charakteryzujące dokładność przyrządu.
2. Wykonać pomiary rezystancji, pojemności i indukcyjności oraz dobroci i stratności
wskazanych przez prowadzącego elementów dla dwóch wartości częstotliwości
napięcia probierczego (120Hz i 1000Hz).
Wyznaczyć względne niepewności wyników pomiarów. Narysować schematy
zastępcze mierzonych elementów i nanieść na nie wartości RLC.
Pytania kontrolne
Część I: Cyfrowy pomiar czasu i częstotliwości
1. Narysować schemat funkcjonalny i wyjaśnić zasadę pomiaru częstotliwości.
2. Narysować schemat funkcjonalny i wyjaśnić zasadę pomiaru czasu.
3. Co to jest błąd kwantowania, jaka jest wartość tego błędu?
4. Co to jest błąd synchronizacji, jaka jest wartość tego błędu?
5. Które elementy przyrządu decydują o dokładności pomiaru?
Część II: Cyfrowy pomiar parametrów RLC
1. Omówić budowę i zasadę działania cyfrowego miernika RLC.
2. Narysować i nazwać typowe schematy zastępcze kondensatorów i cewek.
3. Podać definicje dobroci i stratności i sposób ich obliczania dla typowych schematów
zastępczych kondensatorów i cewek.
Literatura
1. Piotrowski J.: Podstawy miernictwa, WNT, Warszawa, 2002.
2. Marcyniuk A.: Podstawy miernictwa elektrycznego, Wyd. Pol. Śl., Gliwice, 2002.
MIERNIK RLC ESCORT ELC-131D
Dokładność pomiarów
Marcyniuk A.: Podstawy miernictwa elektrycznego