Měření kmitočtu - Měření na tónovém generátoru

Název úlohy: Měření na tónovém generátoru

Zadání: Proveďte kontrolu stupnice tónového generátoru následujícími metodami:

1. pomocí metody Lissajousových obrazců

2. pomocí modulace jasu kruhové stopy

3. pomocí čítače určete přesnou hodnotu kmitočtu a poměr obou kmitočtů

Porovnejte výsledky z jednotlivých metod a pomocí korekční křivky určete, která metoda je nejpřesnější.

Teoretický rozbor:

1. Metoda Lissajousových obrazců patří ke srovnávacím metodám měření frekvence (srovnávacími metodami lze při použití osciloskopu měřit frekvence řádu 10 Hz až 10. MHz) Je tedy třeba mít k dispozici srovnávací signál o známé frekvenci fn. Pro porovnání s měřenou frekvencí fx se použije osciloskop v režimu X-Z (obr 1.).

Je-li zlomek racionální číslo, vznikne na stínítku obrazovky stojící obrazec, tzv. Lissajoussův obrazec. Poměr počtu dotykových bodů obdélníku myšleně opsaného tomuto obrazci na svislé a vodorovné straně tohoto obdélníku je roven poměru obou frekvencí:

Pokud se obrazec pomalu otáčí, je počet N otočení za 1 s roven odchylce frekvence fx o N Hz od hodnoty určené při stojícím obrázku.

2. Při poměru frekvencí větším než 10:1 je vhodnější metoda modulace jasu, využívající zapojení podle obrázku 2.

Pomocí fázového posunu o π/2 vytvoříme na stínítku osciloskopu kružnici kreslenou signálem o známé frekvenci fn. Na zdířku Z modulace jasu paprsku (mřížka obrazovky) přivedeme měřený signál fx. V záporných půlvlnách signálu fx je paprsek přerušen a na stínítku jsou tmavá místa. Je-li fx k-krát vyšší než fn, je na kružnici na stínítku (“kruhové časové základně”) k tmavých a k světlých úseků.

Neznáme-li ale přibližně hodnotu měřené frekvence, je nutné dát pozor na skutečnost, že stejného počtu světlých a tmavých úseků stopy na stínítku lze dosahnout i při jiném poměru než 1:n.

3. Při měření pomocí čítače postupně připojíme měřený a známý kmitočet na svorky čítače a oba kmitočty odečteme. Změřený poměr kmitočtů:

kde fxA je měřený kmitočet

fxB je normálový kmitočet

Vypočítaný poměr kmitočtů:

Pro měření 1) a 2) se vynese korekční křivka:

Schéma zapojení:

1. metoda Lissajousových obrazců (obr 3.)

2. metoda modulace jasu kruhové stopy (obr 4.)

3. měření pomocí čítače (obr 5.)

Seznam použitých přístrojů Název Inventární číslo Digital osciloscop DC 1150 I - L - 057 RC generátor C - L - 391 - 101 Generátor Goldstar 6 - L - 052 Counter universal 6 - L - 054 RC generátor C - L - 391 - 100 Digital generator I - L - 061 Osciloscop OS 9020D 6 - L - 049

Naměřené a vypočtené hodnoty:

ČM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 fn [Hz] 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 fxn [Hz] 998,42 1996,7 3053,37 3972 4930,89 5986,782 6984,5 7979,66 8920,83 9948,82 x [-] 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 n [-] 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2