Bevezetés a méréstechinkába, és jelfeldologzásba jegyzőkönyv

Átírás

1 Bevezetés a méréstechinkába, és jelfeldologzásba jegyzőkönyv Lódi Péter(D1WBA1) 2015 Március 18. Bevezetés: Mérés helye: PPKE-ITK 3. emeleti 321-es Mérőlabor Mérés ideje: :15-16:00 Mérés tárgya: RC áramkörök paramétereinek mérése. Mérés eszköze: NI ELVIS A gyakorlaton ellenállásokból, és kondenzátorból összeállított RC áramkörök mérése volt a feladat. A mérésben a National Instruments ELVIS (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite) eszközét, valamint ellenállásokat, és egy kondenzátort használtunk. A mérés kivitelezéséhez át kellett ismételnünk az impedanciáról, látszólagos ellenállásról, és a Fourier sorfejtésről tanultakat Feladat A Feladat leírása: Az ELVIS rendszer rövid leírásának áttanulmányozása, majd kettő ellenállás, és egy kondenzátor kiválasztása, lemérése. A Feladat megvalósítása: A feladatleírás szerint hoztunk a tartóból két ellenállást, és egy kondenzátort, majd megmértük őket az ELVIS multiméterrel. A kapott értékeket a következő táblázat tartalmazza: Jelölés R 1 R 2 C 1 C 2 Érték kω 1009 kω pf pf 1

2 4.Feladat A Feladat leírása: Le kellett mérni a mérési utasítás szerint összeállított kapcsolás (Z1=R1 és Z2=C1) bemeneti impedancia értékét különböző frekvenciákon és ábrázolni a kapott adatokat egy frekvencia amplitudó és egy frekvencia fázisszög grafikonon. A Feladat megvalósítása: A mérési utasítás szerint összeállított kapcsolás impedanciáját az Impedence Analízer műszerrel mértük ki, a mért értékeket az alábbi táblázat tartalmazza: Mérési Frekvencia Impedance(Z) Magnitude[kΩ] Phase(Deg) Feladat Módosítottuk az összeállítást a feladatban szereplő kapcsolásnak megfelelően a próbapanelen és felrajzoltuk az ELVIS rendszer BODE elemzőjén a kapcsolás átviteli függvényét és fázisforgatását. Z1=R1 és Z2=C1. Az átviteli függvényt 10Hz-10kHz tartományban vettük fel, dekádonként 5 mérésponttal, 0.2V csúcsfeszültséggel. 2

3 A grafikonon látható, hogy a frekvencia növekedésével az RC tag csillapítja, a kapott jelet, míg a kisebb frekvenciájút átengedi, tehát aluleresztő szűrőként viselkedik. 6. Feladat Az előző kapcsolást módosítva, Z1=C1 és Z2=R1 értékekkel, megismételtük a mérést, és az alábbi grafikont kaptuk, az előző beállításokkal: A grefikonon látható, hogy a mostani összeállításban az RC tag a nagyobb frekvenciájú jeleket engedi át, míg a kisebb frekvenciájú jeleket a frekvenciával arányosan csillapítja, ebből arra következtethetünk, hogy féláteresztő szűrőről van szó. 7. Feladat Az előző kapcsolást módosítva, Z1=R2 és Z2=R1 értékekkel, megismételtük a mérést, és az alábbi grafikont kaptuk, az előző beállításokkal: Az ábrán látható, hogy az ohmos ellenállás impedanciája független a frekvenciától, mert nem mértünk jelentős csillapítást, ami megfelel a valóságnak. 3

4 8. Feladat A feladat során meg kellett márni a bemenő és kimeő jel közötti fáziseltérést színuszos jel esetén, eredményként a következőt kaptuk: φ = T T φ 1, 45ms 360o 0 = = 25 o 21ms 9. Feladat A feladathoz az áramkört átalakítottuk úgy, hogy Z1=R1 és Z2=C2. Majd meg kellett határozni a frekvenciát, ahol az ellenállás és a kapacitás látszólagos ellenállásának érétke megegyezik. Ehhez az alábbi összefüggést használtuk: f = 1 2πRC A képletbe a megfelelő adatokat behelyettesítve a frekvencia értékére 35,57 Hz-et kaptunk. Ezt felhasználva a függvény generátort beállítottuk 2 V amplitúdójú négyszögjel gerjesztésére, mleyet az áramkörön átvezetve, kirajzoltattuk az oszcilloszkópon a bemenő és a kimenő jeleket. 4

5 10. Feladat Az előző feladatot megismételve Z1=C1 és Z2=R1 beállítással, a következőz kaptuk: A bejövő jel kékkel van ábrázolva, míg a kimeő zölddel. Az ábrákon látható, hogy az RC kör módosította az eredeti négyszögjel alakját. A görbék íveltségét a feltöltődő és kisülő kondenzátorral magyarázhatjuk. 11. Feladat A bemenő négyszögjel frekvencia összetevőit kellett kirajzoltatni a dinamikus jelelemző segítségével, mely a következő ábrát adta: Majd meg kellett ismételni a mérést az előző két összeállításban, ahol az alábbi ábrákat kaptuk: Az ábrákon látható, hogy a legmagasabb csúccsal az alapfrekvencia rendelkezik, majd ennek első, második, harmadik... felharmónikusa. Az eredeti négyszögjel Fourier-sora mivel páratlan: F (x) = 4h π (sin(ωt) sin(3ωt) + 1 sin(5ωt) +...) 5 Ezen kívül az ábrán is láthatóak a négyszögjeles sorra utaló arányoságok. 5

6 6