Signaalide mõõteseadmed - praktika (0)

Tallinna Tehnikaülikool, Automaatikainstituut

Töö nr. 2 nimetusega SIGNAALIDE MÕÕTESEADMED

aines LAV3730 Mõõtmine
Töö tehti 5. aprill 2001 brigaadiga koosseisus : Veiko Lepp
Anneli Kaldamäe

Aruanne

üliõpilane ANNELI KALDAMÄE 991476 LAP-41
aruanne esitatud
aruanne kaitstud
Töö iseloomustus
Seadmed pinge ja voolu signaalide mõõtmiseks kõrgematel sagedustel on oluliselt erineva ehituse ja ühendusviisiga kui seadmed võrgupinge ja voolu mõõtmiseks.
Töö eesmärk
Tutvuda signaalide mõõtmiseks kasutatavate üldotstarbeliste mõõteriistatega: multimeetriga, ostsillograafiga, generaatoriga ja fasomeetriga. Mõõteriistade ühendamine skeemi, mõõtemääramatuse arvutamine.
Töövahendid
Multimeeter B7-37, multimeeter B7-40/5, generaator G3-112, ostsillograaf C1-83, fasomeeter F2-34, ühenduskaablid, klemmliist.
Töö käik
Vahelduvpinge mõõtmine
Skeem:
U1 U2
G V1 V2
Skeemi “maa”
V1 – multimeeter B7-40/5
V2 – multimeeter B7-37
Siinuseline signaal (f = 5 kHz):
U1 = 3,015 V
U2 = 3,000 V
U1 =  (0,6 + 0,1 * (20 / U1 – 1)) * U1 / 100 =
=  (0,6 + 0,1 * (20 / 3,015 – 1)) * 3,015 / 100 =  0,035 V
U2 =  (1,5 + 0,2 * (20 / U2 – 1)) * U2 / 100 =
=  (1,5 + 0,2 * (20 / 3,000 – 1)) * 3,000 / 100 =  0,079 V
U1 = 3,015  0,035 V
U2 = 3,000  0,079 V
Mõõtetäpsuse piires langevad mõlema voltmeetri näidud kokku.
Nelinurk signaal (f = 5 kHz):
V1 mõõdab signaali efektiivväärtust
V2 mõõdab signaali mooduli keskväärtust
U1 = 3,644 V
U2 = 4,010 V
Um = Ue Ukesk = Um * 2 /  Ue = K * Ukesk
K = Ue / Ukesk = (Um / ) / (Um * 2 / ) =  /
= 1,1107
Nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K
Seega arvutuslikult U2 = 3,644 * 1,1107 = 4,047 V
Tulemus langeb enam-vähem mõõtmisel saadud U2 väärtusega kokku.

Vahelduvpinge jälgimine

Skeem:
U1 U2
G V1 V2 Osts.
Siinuseline signaal (f = 5 kHz):
U1 = 3,028 V U2 = 3,000 V U = U1 = 3,028 * = 4,282 V
Ostsillograafil jaotisi: j = 2,1
Ostsillograafi võimendus: v = 10
Ostsillograafi jaotise väärtus: t = 0,2 V
Uo = j * v * t = 2,1 * 10 * 0,2 = 4,2 V
U ja Uo langevad mõõtmise täpsuse piirides enam-vähem kokku.
Signaali periood T = 4 * 50 s = 200 s
Signaali sagedus fo = 1 / 200 s = 0,005 MHz = 5,00 kHz
Ostsillograafiga mõõdetud sagedus langeb kokku eelnevalt mõõdetutega.
Nelinurksignaal (f = 10 kHz):
Signaali ulatus: Upp = 3,5 * 0,2 V * 4 = 2,8 V
Signaali periood: T = 4 * 50 s = 200 s

Voolusignaali mõõtmine

Skeem:
U
G V Osts. Z
A
RA
Siinuseline signaal (f = 5 kHz):
U = 2,98 V I = 0,444 mA
Pingelang ampermeetril UA = 44,2 mV
RA = UA / I I = U / (RA + Z)
Z = U / I – RA = (U – UA) / I = (2,98 – 0,0442) / 0,444*10-3 = 6,6122 k
U =  (1,5 + 0,2 * (20 / U – 1)) * U / 100 =
=  (1,5 + 0,2 * (20 / 2,98 – 1)) * 2,98 / 100 =  0,0787...   0,08 V
I =  (1 + 0,1 * (0,002 / I – 1)) * I / 100 =
=  (1 + 0,1 * (2*10-3 / 0,444*10-3 – 1)) * 0,444*10-3 / 100 =  0,0599...   0,06 mA
UA =  (1,0 + 0,2 * (0,2 / UA – 1)) * UA / 100 =
=  (1,0 + 0,2 * (0,2 / 0,0442 – 1)) * 0,0442 / 100 =  0,753...   0,8 mV
Kuna UA viga on palju väiksem, kui U viga, võib seda edastistes arvutustes mitte arvestada.

Z = 6,6  0,9 k

Vahelduvsignaali faasi mõõtmine ja jälgimine
S
keem:
U
Osts
I II IIII II
F
1 2 22 2
G
G
V
A
Z
U = 3,33  0,085 V I = 0,3064  0,050 mA
t = 240 s T = 1020 s
I ja U faaside vahe:  = -360 + 276,08 = -83,92
faaside vahe arvutuslikult:  = -360 * t / T = -360 * 240 / 1020 = -84,71
 =  (0,5 + f * 10-7) =  (0,5 + 1,0*104 * 10-7) =  0,5
 = -84,7  0,5
Faaside vahe mõõdetuna fasomeetriga ja arvutuslikult langevad mõõtemääramatuse piirides kokku.
P = U * I * cos = 2,98 * 0,44 * cos(83,92) = 0,139 mW
r = |Z * cos| = |6,6 * cos(83,92)| = 0,699 k
x = |Z * sin| = |6,6 * sin(83,92)| = 6,563 k