Файл: Исследование временных характеристик детерминированных сигналов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 149
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТАФедеральноегосударственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Петербургский государственный университет путей сообщенияИмператора Александра I»(ФГБОУ ВО ПГУПС)Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»Кафедра «Электрическая связь»ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1по дисциплине «Теория передачи сигналов»ТЕМА РАБОТЫ«Исследование временных характеристик детерминированных сигналов»Выполнил:
Санкт-Петербург2022Оценочный лист
Цель работы: Ознакомиться с основными методами измерения и оценивания временных параметров и характеристик детерминированных сигналов, а также приобрести практические навыки выполнения этих измерений.Теоретическая часть.Измерение – нахождение физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств. Детерминированным сигналом называется сигнал, характеристики и параметры которого точно известны в любой момент времени. Результат измерения параметра сигнала, как правило, представляет собой лишь оценку измеряемой величины Ux, в котором заключена некоторая погрешность х, то есть:Тогда абсолютная погрешность измерения:Отношение абсолютной погрешности к действительному значению Ux или к результату измерения u называют относительной погрешностью:Следует отметить, что х является случайной величиной.Общий вид стенда, на котором производится исследование характеристик и измерение параметров детерминированных сигналов, представлен на рисунке 1.Данный стенд с совместным использованием осциллографа GDS – 71062 позволяет измерять параметры периодических гармонических сигналов, параметры прямоугольных импульсов, а также параметры амплитудномодулированных одним тоном сигналов. Для приведения стенда в рабочее состояние необходимо подключить его к источнику переменного питания 220 В, 50 Гц и включить переключатель «ВКЛ / ВЫКЛ» в положение «ВКЛ». При проведении всех измерений черный сигнальный провод осциллографа должен быть подключен к разъему «» соответствующего модуля стенда.ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВДля проведения измерений параметров гармонического сигнала необходимо подключить осциллограф к клемме «Выход» 1 кГц. С помощью органов управления осциллографа «ВОЛЬТ/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» добиться синхронизации изображения на экране осциллографа. Произвести соответствующие измерения периода, частоты, амплитуды гармонического колебания. Повторить измерения для сигналов с «Выход» 2 кГц и с «Выход» 200 кГц. Результаты измерений с оценками соответствующих погрешностей занести в таблицу измерений.
Расчётная частьРасчёт характеристик синусоидального сигнала частотой 1кГцПериод сигнала частотой 1кГц . Абсолютная погрешность измерения равна:T=875±25мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=10±0,5В. Относительная погрешность измерений равнаРасчёт характеристик синусоидального сигнала частотой 2кГцПериод сигнала частотой 2кГц . Абсолютная погрешность измерения равна:T=440±10мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=10±0,5В. Относительная погрешность измерений равнаРасчёт характеристик синусоидального сигнала частотой 200кГцПериод сигнала частотой 200кГц . Абсолютная погрешность измерения равна:T=9±0,25мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно
.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=9±0,5В. Относительная погрешность измерений равнаПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЯМОУГОЛЬНЫХ СИГНАЛОВДля проведения измерений параметров сигнала прямоугольной формы необходимо подключить осциллограф к клемме «????(????)». С помощью органов управления осциллографа «ВОЛЬТ/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» добиться синхронизации изображения на экране осциллографа. Произвести соответствующие измерения периода, частоты, амплитуды колебания прямоугольной формы. Произвести оценку значения скважности последовательности прямоугольных импульсов, которая определяется как:Смысл значений ????1 и ????2 поясняется на рисунке 2.Рисунок 2Далее, с помощью регулятора осциллографа «ВРЕМЯ/ДЕЛ» растянуть один импульс по времени и оценить время нарастания переднего и заднего фронтов прямоугольного импульса (рисунок 3) (определение динамических характеристик прямоугольного импульса).Рисунок 3Результаты измерений с оценками соответствующих погрешностей занести в таблицу измерений.Расчётная частьРасчёт характеристик прямоугольного сигналаПериод прямоугольного сигнала . Абсолютная погрешность измерения равна:T=200±25мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=60±10В. Относительная погрешность измерений равнаПроизводится оценка значения скважности последовательности прямоугольных импульсовt1= 200мс; t2= 220мс;
Определение динамических характеристик прямоугольного импульсаРисунок 4 передний фронт импульсаРисунок 5 задний фронт импульсаПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АМПЛИТУДНО - МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВГармонический сигнал, модулированный по амплитуде, имеет аналитическое выражениеГде ????- амплитуда немодулированного высокочастотного сигнала; ???? = 2????????; ????- несущая частота; Ω = 2????????; ????- модулирующая частота; ???? – коэффициент амплитудной модуляцииДля проведения измерений параметров модулированного гармонического сигнала необходимо подключить осциллограф к клемме «АМ». С помощью органов управления осциллографа «ВОЛЬТ/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» добиться синхронизации изображения на экране осциллографа. Произвести соответствующие измерения периода, частоты, амплитуды несущего гармонического колебания, а также этих параметром модулирующей частоты. Повторить измерения для сигналов с различными индексами модуляции (M=0.25, M=0.1 и M=0.5). Результаты измерений с оценками соответствующих погрешностей занести в таблицу измерений.Расчётная частьАмплитудно-модулируемый гармонический сигналПериод амплитудно-модулируемого гармонического сигнала Т=900±25мсОтносительная погрешность измерений равна Несущая частота амплитудно-модулируемого гармонического сигнала равна Относительная погрешность измерений равна Амплитуда амплитудно-модулируемого гармонического сигнала равнаА=10±0,5ВОтносительная погрешность измерений равна
| Обучающийся группы: АТ-930з | ________________ Дата, подпись | Штабин А.В. И.О. Фамилия |
| | | |
| Исправить замечания: | ________________ Дата, подпись | ___________________ Должность, И.О. Фамилия |
| Защита: ________________ Зачтено/не зачтено | ________________ Дата, подпись | _Агеев С.А._ Должность, И.О. Фамилия |
| № п/п | Материалы необходимые для оценки знаний, умений и навыков | Показатель оценивания | Критерии оценивания | Шкала оценивания | |
| 1 | Лабораторная работа № 1 | Наличие заготовки | Присутствует | 1 | |
| Отсутствует | 0 | ||||
| Правильность ответа на вопрос | Получены правильные ответы на вопросы | 3 | |||
| Получены частично правильные ответы | 1 | ||||
| Получены неправильные ответы | 0 | ||||
| Срок выполнения работы | Выполнение в срок | 2 | |||
| Выполнение с опозданием на 1 неделю и более | 0 | ||||
| Точность выводов | Выводы носят конкретный характер | 3 | |||
| Выводы носят формальный характер | 0 | ||||
| ИТОГО максимальное количество баллов | 10 | ||||
Цель работы: Ознакомиться с основными методами измерения и оценивания временных параметров и характеристик детерминированных сигналов, а также приобрести практические навыки выполнения этих измерений.Теоретическая часть.Измерение – нахождение физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств. Детерминированным сигналом называется сигнал, характеристики и параметры которого точно известны в любой момент времени. Результат измерения параметра сигнала, как правило, представляет собой лишь оценку измеряемой величины Ux, в котором заключена некоторая погрешность х, то есть:Тогда абсолютная погрешность измерения:Отношение абсолютной погрешности к действительному значению Ux или к результату измерения u называют относительной погрешностью:Следует отметить, что х является случайной величиной.Общий вид стенда, на котором производится исследование характеристик и измерение параметров детерминированных сигналов, представлен на рисунке 1.Данный стенд с совместным использованием осциллографа GDS – 71062 позволяет измерять параметры периодических гармонических сигналов, параметры прямоугольных импульсов, а также параметры амплитудномодулированных одним тоном сигналов. Для приведения стенда в рабочее состояние необходимо подключить его к источнику переменного питания 220 В, 50 Гц и включить переключатель «ВКЛ / ВЫКЛ» в положение «ВКЛ». При проведении всех измерений черный сигнальный провод осциллографа должен быть подключен к разъему «» соответствующего модуля стенда.ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВДля проведения измерений параметров гармонического сигнала необходимо подключить осциллограф к клемме «Выход» 1 кГц. С помощью органов управления осциллографа «ВОЛЬТ/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» добиться синхронизации изображения на экране осциллографа. Произвести соответствующие измерения периода, частоты, амплитуды гармонического колебания. Повторить измерения для сигналов с «Выход» 2 кГц и с «Выход» 200 кГц. Результаты измерений с оценками соответствующих погрешностей занести в таблицу измерений.
Расчётная частьРасчёт характеристик синусоидального сигнала частотой 1кГцПериод сигнала частотой 1кГц . Абсолютная погрешность измерения равна:T=875±25мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=10±0,5В. Относительная погрешность измерений равнаРасчёт характеристик синусоидального сигнала частотой 2кГцПериод сигнала частотой 2кГц . Абсолютная погрешность измерения равна:T=440±10мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=10±0,5В. Относительная погрешность измерений равнаРасчёт характеристик синусоидального сигнала частотой 200кГцПериод сигнала частотой 200кГц . Абсолютная погрешность измерения равна:T=9±0,25мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно
.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=9±0,5В. Относительная погрешность измерений равнаПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЯМОУГОЛЬНЫХ СИГНАЛОВДля проведения измерений параметров сигнала прямоугольной формы необходимо подключить осциллограф к клемме «????(????)». С помощью органов управления осциллографа «ВОЛЬТ/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» добиться синхронизации изображения на экране осциллографа. Произвести соответствующие измерения периода, частоты, амплитуды колебания прямоугольной формы. Произвести оценку значения скважности последовательности прямоугольных импульсов, которая определяется как:Смысл значений ????1 и ????2 поясняется на рисунке 2.Рисунок 2Далее, с помощью регулятора осциллографа «ВРЕМЯ/ДЕЛ» растянуть один импульс по времени и оценить время нарастания переднего и заднего фронтов прямоугольного импульса (рисунок 3) (определение динамических характеристик прямоугольного импульса).Рисунок 3Результаты измерений с оценками соответствующих погрешностей занести в таблицу измерений.Расчётная частьРасчёт характеристик прямоугольного сигналаПериод прямоугольного сигнала . Абсолютная погрешность измерения равна:T=200±25мс. Относительная погрешность измерений равна:Частота сигнала – величина обратная периоду, следовательно.Относительная погрешность измерений равна Амплитуда сигнала А=60±10В. Относительная погрешность измерений равнаПроизводится оценка значения скважности последовательности прямоугольных импульсовt1= 200мс; t2= 220мс;
Определение динамических характеристик прямоугольного импульсаРисунок 4 передний фронт импульсаРисунок 5 задний фронт импульсаПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АМПЛИТУДНО - МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВГармонический сигнал, модулированный по амплитуде, имеет аналитическое выражениеГде ????- амплитуда немодулированного высокочастотного сигнала; ???? = 2????????; ????- несущая частота; Ω = 2????????; ????- модулирующая частота; ???? – коэффициент амплитудной модуляцииДля проведения измерений параметров модулированного гармонического сигнала необходимо подключить осциллограф к клемме «АМ». С помощью органов управления осциллографа «ВОЛЬТ/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» добиться синхронизации изображения на экране осциллографа. Произвести соответствующие измерения периода, частоты, амплитуды несущего гармонического колебания, а также этих параметром модулирующей частоты. Повторить измерения для сигналов с различными индексами модуляции (M=0.25, M=0.1 и M=0.5). Результаты измерений с оценками соответствующих погрешностей занести в таблицу измерений.Расчётная частьАмплитудно-модулируемый гармонический сигналПериод амплитудно-модулируемого гармонического сигнала Т=900±25мсОтносительная погрешность измерений равна Несущая частота амплитудно-модулируемого гармонического сигнала равна Относительная погрешность измерений равна Амплитуда амплитудно-модулируемого гармонического сигнала равнаА=10±0,5ВОтносительная погрешность измерений равна
| | Данные с осциллографа | Абсолютная погрешность | Относительная погрешность | ||||
| Синусоидальный сигнал частотой 1кГц | Период | 875мс | ±25мс | 2,9% | |||
| Частота | 1,169кГц | | 2,1% | ||||
| Амплитуда | 10В | ±0,5В | 5% | ||||
| Синусоидальный сигнал частотой 2кГц | Период | 440мс | ±10мс | 2,3% | |||
| Частота | 2,326кГц | | 4,3% | ||||
| Амплитуда | 10В | ±0,5В | 5% | ||||
| Синусоидальный сигнал частотой 200Гц | Период | 9мс | ±0,25 | 2,7% | |||
| Частота< |
|||||||