Wydział Elektryczny
Kierunek Elektronika i Telekomunikacja
Rok II sem. III inż.
Badanie dynamicznych właściwości przetworników.
Grupa T2
Sekcja VI
Rafał Kocia
1.WPROWADZENIE
Badanie dynamicznych właściwości przetworników pomiarowych ma na celu określenie ich zachowania się w układach pomiarowych i to zarówno przy pomiarach statycznych ( wielkość mierzona stała w czasie ), jak i dynamicznych ( wielkość mierzona zmienna w czasie ).
Określenie właściwości dynamicznych przetwornika może być dokonywane przez analizę modeli matematycznych opisujących zjawiska fizyczne wykorzystywane w przetworniku lub na drodze eksperymentalnej. Modele matematyczne ujmujące przemiany energetyczne zachodzące przy przetwarzaniu sygnałów najczęściej opisują równania różniczkowe.
Pierwszy podział może być dokonany za pomocą typu równań opisujących te modele, więc możemy je podzielić na:
--- przetworniki dynamiczne:
-liniowe,
-nieliniowe.
--- przetworniki rzędu :
-zerowego,
-pierwszego,
-drugiego.
Podział może być dokonany ze względu na współczynniki w tych równaniach różniczkowych:
--- stacjonarne ( niezależne od czasu ),
--- parametryczne.
Wyróżnia się dwa sposoby opisu analitycznego przetworników pomiarowych:
--- w dziedzinie czasowej ( za pomocą równań różniczkowych ),
--- w dziedzinie operatorowej ( za pomocą równa wiążących transformaty Laplace`a odpowiednich sygnałów
wejściowych i wyjściowych.
W praktyce trzeba wybrać metodę, która posłuży nam do wyznaczenia odpowiedzi przetwornika na dowolny sygnał wejściowy. Znając transmitancję oraz transformatę przebiegu wejściowego możemy stosując odpowiednie aparaty matematyczne wyznaczyć przebieg wyjściowy zarówno w dziedzinie operatorowej jak i czasowej.
Przy eksperymentalnym wyznaczaniu właściwości dynamicznych przetworników w dziedzinie czasowej najczęściej stosuje się wymuszenia w postaci:
--- sygnału skokowego : x(t)=Am*1(t) ( skok jednostkowy )
--- sygnał impulsowy : x(t)=Am*d(t) ( impuls jednostkowy )
Przetworniki zerowego rzędu nie wprowadzają błędów dynamicznych, jednakże przetworniki takie w praktyce nie istnieją a opis modelów rzeczywistych jest stosowana tylko w ograniczonym zakresie.
Przetworniki pierwszego rzędu posiadają transmitancję, w której jednym z parametrów jest wzmocnienie statyczne a drugim stała czasowa. Odpowiedzi na skoki i impulsy jednostkowe są wyrażane poprzez funkcje ekwipotencjalne.
Przetworniki drugiego rzędu mają tendencje do generowania oscylacji ( w odpowiednich warunkach to znaczy przy słabym tłumieniu ) więc opis takiego przetwornika jest o wiele trudniejszy. W skład transmitancji takiego przetwornika wchodzą:
--- wzmocnienie statyczne,
--- pulsacja własna ( drgań nietłumionych),
--- stopień tłumienia.
Do opisu przetworników pierwszego i drugiego rzędu służą m.in.:
--- charakterystyki częstotliwościowe : amplitudowe i fazowe
--- charakterystyki czasowe ( odpowiedź na określony sygnał )
2.CEL ĆWICZENIA.
Celem ćwiczenia było poznanie sposobów opisu właściwości dynamicznych narzędzia pomiarowego, najczęściej stosowanych modeli dynamicznych oraz metod określania parametrów tych modeli.
3.PROGRAM ĆWICZENIA.
BADANIE PRZETWORNIKA 2 RZĘDU
W pierwszej części ćwiczenia przeprowadzaliśmy badanie galwanometru.
Poniżej znajduje się schemat układu pomiarowego:
Rd
Rn=0.01W
Układ pomiarowy jest zasilany z generatora przebiegów wolnozmiennych, natomiast zastosowane rezystancje to:
--- rezystancja dekadowa ( zapewniająca odpowiednie tłumienie ),
--- rezystancja wzorcowa o wartości 0.01W
Pomiary były dokonywane poprzez odczyt wychylenia galwanometru w zależności od częstotliwości przebiegu z generatora. Wychylenia maksymalnie w prawo i maksymalnie w lewo są przedstawione w poniższej tabeli.
Częstotliwość [Hz]
a+
a-
aśr
0.1
5,1
4,80
4,95
0.2
4,9
4,70
0.3
4.6
4,50
4,55
0.4
4.3
4,20
4,25
0.5
3,9
3,70
3,80
0.6
3,4
3,40
0.7
3,0
2,90
2,95
0.8
2,5
2,50
0.9
2,2
2,10
2,15
1
2,1
2,00
2,05
2
0,6
0,50
0,55
3
0,3
0,20
0,25
4
0,2
0,15
0,18
5
0,01
0,13
ikea_92