Nelinurksignaali

Kasutatud lausetes (Metroloogia)

Töö tulemuste selgitus ja kriitiline hinnang Nelinurksignaali ja kolmnurksignaali spektrikomponentide sagedused erinesid mõõdetust ligikaudu 10 kHz.
Multivibraator OV baasil Multivibraator on generaator, mis genereerib ehk siis tekitab nelinurksignaali olles positiivses tagasisidestuses.
Spekter 100 Hz nelinurksignaali ülekandmisel (generaator väljund ja vastuvõtja sisend on kuvatud vastavalt värividega sisine ja punane).
Selleks seadsime generaatori väljundsignaali kujuks nelinurksignaali sagedusega 100 Hz, hiljem 1 kHz.
nelinurksignaali kuju Kolmnurksignaali puhul jäid väljundpinged samaks.
; Seega kehtib nelinurksignaali korral voltmeetrite pigete vahel seos: $ # Kontrollin: $ %.
Nelinurksignaal f = 2 kHz, amplituud Um võrdne, keskväärtus: 0 V1 mõõdab signaali efektiivväärtust V2 mõõdab signaali mooduli keskväärtust U1 = 4,13 V U2 = 3,753 V Um = Ue 2 Ukesk = Um * 2 / Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um / 2 ) / (Um * 2 / ) = / 2 2 = 1,1107 nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K Seega arvutuslikult U2 = 4,13* 1,1107 = 4,59 V Vahelduvpinge jälgimine Skeem: Siinuseline signaal f = 2 kHz Signaali pinge: U = 4,1 V Voltmeetri näit: 2,92 Et kontrollida, kas saadud pinge väärtus on sama mis voltmeetrilt saadud U 2, tuleb U22 = 2,92 * 2 = 4,13V.
Tallinna Tehnikaülikool Automaatikainstituut Mõõtmine Labor 2 aruanne Maria Kohtla 103548IAPB 20.04.2011 Tallinn 2011 Arvutused 1. ülesanne: jälgi generaatori siinussignaali sagedusel 1000 Hz Pilt arvutist f = 1 kHz, 9.80V Um= =4.90V (amplituud) 2 dV 0.66V = =16500 dt 0,04 ms 2. ülesanne: jälgi generaatori nelinurksignaali sagedusega 1.1 MHz Pilt arvutist: Frondi tõusuaeg on 38 ns ja langusaeg 22 ns.
Nelinurk signaal (f = 5 kHz): 2 V1 mõõdab signaali efektiivväärtust, V2 mõõdab signaali mooduli keskväärtust U1 = 3,613 V U2 = 3,970 V 2 U m U m = 2 U e U kesk = U e = K U kesk Ue U m K= = = U kesk 2 2U m 2 2 nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U 2 = U 1 K U 3,613 Seega arvutuslikult U 2 = 1 = = 4,010999..
Nelinurk signaal (f = 5 kHz): V1 mõõdab signaali efektiivväärtust V2 mõõdab signaali mooduli keskväärtust U1 = 3,644 V U2 = 4,010 V Um = Ue 2 Ukesk = Um * 2 / Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um / 2 ) / (Um * 2 / ) = / 2 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.
Samade parameetritega nelinurksignaali korral: U1 = 3,58 V V1 mõõdab signaali efektiivväärtust U2 = 3,96 V V2 mõõdab signaali mooduli keskväärtust Arvutades B7-40 väärtusest B7-37 väärtust, eeldusel et nelinurksignaal on täiuslik , saame: UB7-37 = (U1 * ) / (2 * sqrt(2)) = 3,974 V U2 = ± [1,5 + 0,2*(Ump/U - 1)] % = V U2 = 3,96 V Määramatustest järeldame, et arvutuslik ja mõõdetud tulemus kattuvad.
Voltmeetri B7-37 näit voltmeetri B7-40 näidu kaudu: 2 2 Um = Ue 2 Ukesk = Um Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um/ 2 )/( Um ) = 2 2 = 1,1102 nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K U2 = 3,056 * 1,1102 = 3,392V Seega arvutuslik tulemus sobib mõõdetud tulemusega kümnendiku täpsusega.
Mõõtetulemused ja arvutused Ülesanne 1: Jälgi generaatori siinussignaali sagedusel 1100 Hz sagedus f=1080 Hz amplituud Um=0,75 V Mõõdetud maksimaalne kasvukiirus: v= = = 3837 V/s Arvutuslik maksimaalne kasvukiirus: = 2 * f * Um = 2 *1080 * 0,75 = 5089 V/s Pilt signaalist: Ülesanne 2: Jälgi generaatori nelinurksignaali sagedusega 0.9 MHz Signaali tõusuaeg 26 ns Signaali langusaeg 24 ns Pildid signaalist: Ülesanne 3: Jälgi kõlari sumbuvat võnkumist Võnkesagedus f=56,82 Hz A1max=2,45 V A2max=1,08 V A3max=0,80 V Sumbuvustegur =ln( ) * 56,82= 46,54 u(t) = Umax * e-t cos() = 2,45 * e-46,54t cos(113,64t) Pilt signaalist: Ülesanne 4: Jälgi ülekantava sümboli signaali arvuti RS232 väljundis sümbol 'a' ASCII kood (binary) = 1100001 Pinge P-P = 22,19 V 1 biti pikkus = 0,00011 s Signaali pilt:
Nelinurksignaal f = 1000Hz, U=3V V1 mõõdab signaali mooduli keskväärtust V2 mõõdab signaali efektiivväärtust U1 =3.950 V U2 =3.568 V Um = Ue 2 Ukesk = Um * 2 / Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um / 2 ) / (Um * 2 / ) = / 2 2 = 1,1107 nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K Seega arvutuslikult U2 = 3,568* 1,1107 = 3,96V.
1.4 nelinurksignaali mõõtmine f=2000 Hz, U=3V Kahe voltmeetri näidud U1=3,55 V (signaali mooduli keskväärtus Um) U2=3,210 V (efektiivväärtus Ue) Um = Ue* 2 Ukesk = Um * 2 / S Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um /) / (Um * 2 / S) = (3,55/ )/(3,55*2/S) = 1,1107 nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U1 = U2 * K Järelikult arvutuslikult U1=3,210 * 1,1107 = 3,57 V, mis on ligikaudselt võrdne voltmeeter B7- 37 näiduga.
Nelinurksignaal U1=3,41 V (efektiivväärtus Um) U2=3,77 V (signaali mooduli keskväärtus Ue) Um = Ue* 2 Ukesk = Um * 2 / Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um / 2 ) / (Um * 2 / ) = / 2 2 = 1,1107 nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K Seega arvutuslikult U2 = 3,41/ 1,1107 = 3,787 V.
Vahelduvpinge mõõtmine Skeem: U 1 U 2 G V 1 V 2 V(U1) multimeeter B737 V(U2) multimeeter B740/5 G generaator (f = 2 kHz) U1 = 3,001 V U2 = 3,000 V 20 U 20 3,001 U 1 = ±1,5 + 0,2 - 1 1 = ±1,5 + 0,2 - 1 = ±0,079V U 1 100 3,001 100 20 U 20 3,000 U 2 = ± 0,6 + 0,1 - 1 1 = ± 0,6 + 0,1 - 1 = ±0,035V U1 100 3,000 100 U1 = 3,001 ± 0,08 V U2 = 3,000 ± 0,03 V Nelinurksignaal (f = 2 kHz): V(U1) mõõdab signaali efektiivväärtust, V (U2) mõõdab signaali mooduli keskväärtust U1 = 3,426 V U2= 3,790 V nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K Um 2 Ue kus U m = U e 2 , U kesk = , Ue = K*Ukesk, K = = = 1,1107 U kesk 2 2 Seega arvutuslikult U2 = 3,790 * 1,1107 = 4,209 V Tulemuse ja mõõdetud suuruse vahe on 0,419V, mis on vigadest suurem.
Sageduste ja spektri kõrguste mõõtmine ja teoreetilised kõrgused ja sagedused Järjekorra Spektrite kõrgus Spektrite Spektrite sagedus f Spektrite nr. (peak) U [mV] teoreetiline [kHz] teoreetiline kõrgus sagedus f U[mV] [kHz] 1 45,3400± 0,4534 63,66 mV 74,400000±0,000372 75 2 15,1200±0,1512 21,22 mV 225,600000±0,001128 225 3 8,3600±0,0836 12,73 mV 379,600000±0,00189 375 8 4 6,400±0,064 9,09 mV 526,600000±0,00263 525 3 nelinurksignaali korral spektrikomponendid avalduvad: u(t) = 4A/(sint + 1/3 sin3t + 1/5 sin5t ...) = 2f = 2/T 4.)