Лабораторные Шестаков / Лабораторная работа №5

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций

Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра «Метрологии, стандартизации и измерений в инфокоммуникациях»

Лабораторная работа № 5

ИЗМЕРЕНИЕ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ И ФАЗОВЫХ СДВИГОВ

Выполнили студенты

группы ------

Иванов Иван

Москва, 0000

Цель работы:

1. Получить навыки работы с приборами для измерения интервалов времени и фазовых сдвигов.

2. Овладеть методикой измерений интервалов времени и фазовых сдвигов цифровыми измерителями и электронно-лучевым осциллографом.

3. Научится оценивать погрешности результатов измерений.

Пункт 1

Коммутатор устанавливается в положение 2А

Параметры выходного сигнала генератора:

• Полярность – положительная;

• Длительность t_и = 850мкс;

• Частота повторения F = 300 Гц;

• Амплитуда Um = 20В;

• Временной сдвиг выходных импульсов t_с = 50 мкс.

Показания частотомера, как образцового прибора на Рисунке 1:

Рис. 1 Показания частотомера при установке длительности 850 мкс.

Показания осциллографа на Рисунке 2:

Рис. 2 Показания осциллографа при развертке Время/Дел = 0,1 мс

Пункт 2

Коммутатор устанавливается в положение 2Б

Параметры выходного сигнала генератора:

• Полярность – положительная;

• Длительность t_и = 650мкс;

• Частота повторения F = 300 Гц;

• Амплитуда Um = 20В;

• Временной сдвиг выходных импульсов t_с = 100 мкс.

Установки на осциллографе:

Время/Дел: 100мкс

Полученная осциллограмма на Рисунке 3:

Рис. 3 Осциллограмма интервального и опорного импульсов.

Пункт 3

Параметры выходного сигнала генератора:

• Полярность – положительная;

• Длительность t_и = 1000мкс;

• Частота повторения F = 100 Гц;

• Амплитуда Um = 20В.

Результаты измерений в Таблице 1:

Таблица 1. Измерения при различных значениях длительности импульса

№ П.П	Рез-ты измерения при различных уст-х значениях длительности импульса
	1 мс		0.3 мс		0.02 мс
	Показание прибора, мс	Наибольшая абсолютная погрешность дискретности, мс	Показание прибора, мс	Наибольшая абсолютная погрешность дискретности, мс	Показание прибора, мс	Наибольшая абсолютная погрешность дискретности, мс
1	1,055	0,001	0,323	0,001	0,0197	0,0001
2	1,056		0,322		0,0197
3	1,055		0,323		0,0197
4	1,056		0,322		0,0197
5	1,056		0,323		0,0197
6	1,056		0,323		0,0196
7	1,055		0,322		0,0197
8	1,055		0,323		0,0197
9	1,055		0,322		0,0197
10	1,056		0,323		0,0196
			0,003		0,005

Пункт 4

Не изменяя амплитуду и частоту повторения выходных сигналов измерительного генератора устанавливается длительность t_и = 800 мкс.

Результаты измерений отражены в Таблице 2.

Таблица 2. Результаты измерения при выбранной метке времени = 10^-6

№ П.П	Рез-ты измерения при различных уст-х значениях длительности импульса
	Показания прибора при tи=800мкс	Наибольшая абсолютная погрешность дискрености	Наибольшая относительная погрешность дискрености, %
1	0,8	0,1	0,0125
2	0,9
3	0,8
4	0,8
5	0,8
6	0,8
7	0,8
8	0,9
9	0,8
10	0,8

Пункт 5

Устанавливается длительность импульса t_и = 850 мкс.

Измеряется длительность импульса при трех значениях периода следования счетных импульсов (метки времени): 1 мкс, 10 мкс, 100 мкс в ручном режиме измерений.

Полученные показания занесены в таблицу 3.

Таблица 3. Результаты измерения длительности импульса t_и = 850 мкс

№ П.П	Рез-ты измерения длительности импульса t = 850 мкс
	1 мс		10 мс			100 мс
	Показание прибора, мс	Наибольшая абсолютная погрешность дискретности, мс		Показание прибора, мс	Наибольшая абсолютная погрешность дискретности, мс		Показание прибора, мс	Наибольшая абсолютная погрешность дискретности, мс
1	0,873	0,001		0,87	0,01		0,9	0,1
2	0,873			0,87			0,8
3	0,873			0,88			0,9
4	0,872			0,87			0,9
5	0,872			0,87			0,9
6	0,872			0,87			0,9
7	0,873			0,87			0,8
8	0,872			0,87			0,9
9	0,872			0,88			0,9
10	0,872			0,88			0,9
11	0,873			0,88			0,8
12	0,873			0,87			0,9
13	0,872			0,87			0,8
14	0,873			0,87			0,9
15	0,872			0,87			0,9
16	0,873			0,87			0,9
17	0,873			0,87			0,8
18	0,872			0,88			0,9
19	0,872			0,87			0,9
20	0,872			0,88			0,9

Пункт 6

Рисунок 1

Снятие ФЧХ четырехполюсника

Пункт 6А

Переключатель коммутатора устанавливается в положение 6А

Напряжение генератора ГЗ-109 = 10В.

Частоты: 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 50 кГц.

Результаты измерений заносятся в таблицу 4.

Таблица 4. Измерение временного и фазового сдвигов.

Частота F, кГц	1	3	5	7	10	15	20	50
Период Т, мс	1	0,33	0,2	0,14	0,1	0,067	0,05	0,02
Временной сдвиг ΔT, мс	0,14	0	0,02	0,011	0,012	0,01	0,009	0,0045
Фазовый сдвиг φ, град.	50,4	0	18	28,8	43,2	53,7	64,8	81

Пункт 6Б

Измерения фазового сдвига с помощью фазометра.

Измерения заносятся в таблицу 5:

Таблица 5. Расчетный и измеренный фазовый сдвиг.

Частота F, кГц	1	3	5	7	10	15	20	50
Расчетный фазовый сдвиг φрасч, град.	43,721	2,263	-17,296	-30,176	-43,262	-56,311	-63,901	-79,145
Измеренный фазовый сдвиг φизм, град.	43,9	2,4	-16,96	-29,74	-42,51	-55,44	-63,27	-78,44

Производится расчет относительной погрешности для фазометра и осциллографа. Результаты занесены в Таблицу 6.

Таблица 6. Сравнение относительной погрешности измерений.

Частота F, кГц	1	3	5	7	10	15	20	50
δy С1-83, %	13,25		3,91	-4,77	-0,143	-4,86	1,38	2,29
δy Ф2-34, %	-0,4	-6,05	1,94	1,44	1,73	1,54	0,98	0,89

Вывод: наглядное представление исследуемого сигнала предоставляет осциллограф, но при этом не обеспечивает достаточной точности измерений при их необходимости. Измеритель разности фаз обладает достаточной точностью для своей задачи и не выходит за рамки погрешности в 1% относительно расчетных величин, что можно считать достаточной точностью.