Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření

Číslo úlohy

Název úlohy

MĚŘENÍ NA VEDENÍ

102-4R-T,S

Zadání

1. Sestavte měřící trasu, která se skládá z následujících částí: generátor VF napětí, měřeného dvouvodičového vedení (Lecherovo vedení) a VF sondy pro měření elektrické intenzity v prostoru vedení. 2. Vypočítejte charakteristickou impedanci měrného vedení na základě jeho geometrických rozměrů. 3. Změřte frekvenci VF generátoru. K měření použijte čítače, který volně navažte na VF generátor zatížený rezistorem Rz=68Ω. 4. Změřte velikost napětí podél vedení (VF sondou s vhodným ss V-metrem) v závislosti na vzdálenosti od konce vedení. Vedení postupně nastavujeme do následujících pracovních režimu: a) Naprázdno b) Nakrátko c) Rzv ˃ Z0 d) Rzv ˂ Z0 5. Graficky znázorněte závislost napětí podél vedení na vzdálenosti od konce vedení pro případy a) ÷ d) z předchozího bodu zadání. Na grafech vyznačte vzdálenost λ/2 mezi po sobě následujícími minimy a tuto hodnotu využijte k výpočtu frekvence generátoru. Dále vypočtěte činitel zkrácení měřeného vedení. 6. Změřte frekvenční stabilitu VF generátoru (FG 8205) v časovém intervalu 10 minut.

Poř. č.

Příjmení a jméno

2

BARTEK Tomáš

Datum měření

Datum odevzdání

Třída

Skupina

S4

1

Počet listů příprava

22.9.

29.9.

Protokol o měření obsahuje:

Školní rok

20010/11

Klasifikace měření protokol

obhajoba

11 Teoretický úvod

Tabulky naměřených a vypočtených hodnot

Schéma

Vzor výpočtu

Tabulka použitých přístrojů

Grafy

Postup měření

Závěr

Teoretický úvod: Lecherovo vedení: Za lecherovo vedení označujeme každé dvouvodičové vedení se vzduchovou izolací a konstan konstantním průřezem a vzdáleností jednotlivých vodičů. Slouží k demonstraci stojatých elektromagnetických elektromagnetických vln na vedení. Používá Použí se k přesnému měření vlnových délek elektromagnetických vln.

Elektromagnetické vlnění: Při průchodu střídavého napětí vodičem se kolem něj vytváří elektromagnetické pole. Jeho velikost je závislá na frekvenci, amplitudě dě a vlastnostech vedení. Má dvě navzájem neoddělitelné složky. Elektrickou charakterizuje vektor intenzity el. pole E a magnetickou vektor mag. indukce B. Při měření na vedení se volí složka elektrické intenzity E, protože většina přístrojů na měření elektromagnetického pole pracuje s elektrickou složkou vlny. Hodnoty elektrické intenzity jsou také řádově mnohem větší než hodnoty magnetické indukce. Během šíření elektromagnetické vlny jsou si ale její elektrická a magnetická složka naprosto ekvivalentní a jejich energie, jsou si přesně rovny. Intenzita elektromagnetického kého záření závisí na mnoha faktorech. Například vzdálenosti od vedení, je také silně ovlivněna směrovými vlastnostmi mi daného vedení, které může mít v různých směrech ve stejné vzdálenosti od vedení jiné vlastnosti. Obrázek č. 1: Elektromagnetické vlnění

Charakteristickou impedanci vedení vypočteme vypo podle vzorce: 276

Ω, ,

(1)

Vlnovou délku šíření ení ve volném prostředí prost vypočteme podle vztahu:

,

,

(2)

Činitel zkrácení vypočteme podle vztahu:

,

(3)

Stabilitu generátoru vypočteme teme podle vzorce: !"#

$%& '$() *

[-,Hz]

(4)

Schéma: ení frekvence VF generátoru Schéma č. 1: Měření Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš

Třída: S4

Číslo protokolu: 102-4R 4R-T,S

List: 2/11

Schéma č. 2: Měření VF napětí podél vedení, Rzv=∞

Schéma č. 3: Měření VF napětí podél vedení, Rzv=0

Schéma č. 4: Měření VF napětí podél vedení, Rzv=808Ω

Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš

Třída: S4

Číslo protokolu: 102-4R-T,S

List: 3/11

Schéma č. 5: Měření VF napětí podél vedení, Rzv=170Ω

Schéma č. 6: Měření stability VF generátoru

Tabulka použitých přístrojů: Tabulka č. 1: Použité přístroje Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš

Třída: S4


List: 4/11

Označení v zapojení M M2 VF GEN GEN S

Přístroj

Typ

ss V-metr Čítač PMR Generátor VF sonda

HC-5050 U2000 Motorola T4502 HC 8205A -

Evidenční číslo 0374 0179b -

Poznámka DCV δ%=±0,5%+5dgt POUT=0,5W, 8CH -

Postup měření: 1. Sestavení měřící trasy - Měřící trasu sestavíme z VF generátoru, lecherova vedení a VF sondy s V-metrem - Měřící schéma zakreslíme 2. Výpočet charakteristické impedance - Pomocí posuvného měřidla naměříme na několika místech mezeru mezi vodiči Lecherova vedení - Z naměřených hodnot vypočteme aritmetický průměr - Pomocí metru změříme délku Lecherova vedení - Dosadíme do vzorce č. 1 a vypočteme charakteristickou impedanci Z0 3. Měření VF generátoru - VF generátor nastavíme na kanál č. 8 - VF generátor zatížíme odporem RZ=68Ω - K měření použijeme čítač, ke kterému připojíme anténu a navážeme volně k VF generátoru podle schématu č. 1 - Změřenou hodnotu zapíšeme a porovnáme s údaji ČTÚ 4. Měření podél vedení - Sestavíme měřící obvod podle schématu č. 2 - Vypočteme λ0 vedení podle vztahu č. 2 - Konec Lecherova vedení necháme rozpojen - Pomocí VF sondy hledáme podél vedení maxima a minima napětí, mezi nimiž naměříme 3 hodnoty - Vše zapíšeme do tabulky - Postup opakujeme se schématy č. 3,4 a 5 5. Grafické znázornění závislosti napětí podél vedení - Hodnoty změření v bodu č. 5 zaneseme postupně do grafů - V grafech zaznačíme λ/2 v minimech a pomocí této informace vypočteme frekvenci - Vypočteme činitel zkráceni podle vzorce č. 3 6. Měření stability VF generátoru - Obvod zapojíme podle schématu č. 6 - Provedeme 10 měření po minutě - Vypočteme frekvenční stabilitu z naměřených hodnot

Tabulky naměřených a vypočtených hodnot: Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš

Třída: S4


List: 5/11

Tabulka č. 2: Měření podél Lecherova vedení; RZ =∞ d [cm] U1 [V] 0 0,8 4 0,89 8 0,6 14 0,21 17 0,14 21 0,27 24 0,41 26,5 0,5 29 0,74 32 0,56 39 0,45 45 0,26 49 0,16 53 0,32 58 0,58 63 0,69 66 0,7 70 0,6 75 0,43 78 0,25 80,5 0,29 84 0,27 87 0,3 92 0,6 95 0,68

δ%U1 +1,13 -0,5 +1,06 -0,5 +1,33 -0,5 +2,88 -0,5 +4,07 -0,5 +2,35 -0,5 +1,72 -0,5 +1,50 -0,5 +1,18 -0,5 +1,39 -0,5 +1,61 -0,5 +2,42 -0,5 +3,63 -0,5 +2,06 -0,5 +1,36 -0,5 +1,22 -0,5 +1,21 -0,5 +1,33 -0,5 +1,66 -0,5 +2,50 -0,5 +2,22 -0,5 +2,35 -0,5 +2,17 -0,5 +1,33 -0,5 +1,24 -0,5


Tabulka č. 3: Měření podél Lecherova vedení; RZ =0 d [cm] U2 [V] 0 0,3 4 0,56 8 0,9 12 1,01 14,5 1,02 19 0,73 23 0,44 26,5 0,21 30 0,17 34 0,17 40 0,6 45 0,87 49 0,87 53 0,63 58 0,31 61 0,1 64 0,18 67 0,3 71 0,68 76 1,0 80 1,11 83 0,67 88 0,43 92 0,18 95 0,63

Třída: S4

δ%U2 +2,17 -0,5 +1,39 -0,5 +1,06 -0,5 +1,00 -0,5 +0,99 -0,5 +1,18 -0,5 +1,64 -0,5 +2,88 -0,5 +3,44 -0,5 +3,44 -0,5 +1,33 -0,5 +1,07 -0,5 +1,07 -0,5 +1,29 -0,5 +2,11 -0,5 +5,50 -0,5 +3,28 -0,5 +2,17 -0,5 +1,24 -0,5 +1,00 -0,5 +0,95 -0,5 +1,25 -0,5 +1,66 -0,5 +3,28 -0,5 +1,29 -0,5


List: 6/11

Tabulka č. 4: Měření podél Lecherova vedení; RZ ˃ Z 0 RZ=808Ω d [cm] U3 [V] 0 0,45 2 0,52 3,5 0,4 5 0,4 6,5 0,28 10 0,29 15 0,32 21 0,49 27 0,56 30 0,5 36 0,35 41 0,21 45 0,13 50 0,12 55 0,15 58 0,19 62,5 0,32 65 0,4 69 0,31 75 0,17 79 0,09 83 0,14 87 0,25 90 0,27 95 0,3

δ%U3 +1,61 -0,5 +1,46 -0,5 +1,75 -0,5 +1,75 -0,5 +2,29 -0,5 +2,22 -0,5 +2,06 -0,5 +1,52 -0,5 +1,39 -0,5 +1,50 -0,5 +1,93 -0,5 +2,88 -0,5 +4,35 -0,5 +4,67 -0,5 +3,83 -0,5 +3,13 -0,5 +2,06 -0,5 +1,75 -0,5 +2,11 -0,5 +3,44 -0,5 +6,06 -0,5 +4,07 -0,5 +2,50 -0,5 +2,35 -0,5 +2,17 -0,5

Tabulka č. 5: Měření podél Lecherova vedení; RZ ˂ Z 0 RZ=170Ω d [cm] U4 [V] 0 0,56 3 0,51 7 0,61 10 0,64 12 0,68 20 0,5 27 0,4 31 0,2 35 0,17 39 0,4 45 0,6 48 0,61 51 0,67 54 0,53 58 0,37 62 0,27 65 0,23 68 0,33 71 0,35 76 0,41 80 0,43 84 0,48 89 0,37 92 0,28 95 0,2

δ%U4 +1,39 -0,5 +1,48 -0,5 +1,32 -0,5 +1,28 -0,5 +1,24 -0,5 +1,50 -0,5 +1,75 -0,5 +3,00 -0,5 +3,44 -0,5 +1,75 -0,5 +1,33 -0,5 +1,32 -0,5 +1,25 -0,5 +1,44 -0,5 +1,85 -0,5 +2,35 -0,5 +2,67 -0,5 +2,02 -0,5 +1,93 -0,5 +1,72 -0,5 +1,66 -0,5 +1,54 -0,5 +1,85 -0,5 +2,29 -0,5 +3,00 -0,5

Tabulka č. 6: Měření stability VF generátoru t [min] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

f [Mhz] 1,89472 1,89493 1,89512 1,89538 1,89554 1,89523 1,89499 1,89513 1,89532 1,89546 1,89569


Třída: S4


List: 7/11

Tabulka č. 7: Hodnoty pro výpočet stability VF generátoru fmin 1,89472 fmax 1,89569 fs 1,89523 Tabulka č. 8: Měření geometrických vlastností Lecherova vedení d [mm] 27,7 27,5 27,5 26,9 27,3

δ% ±1,805 ±1,818 ±1,818 ±1,859 ±1,832

Tabulka č. 9: Měření frekvence VF generátoru f [MHz] 446,0937 Tabulka č. 10: Střední hodnota geometrické vlastnosti vedení d pro výpočet Z0 d [mm] 27,4

Vzor výpočtu: Podle vztahu č. 1 vypočteme charakteristickou impedanci 276

= 276

∙ ,,-

,.

= 352,29Ω

Podle vzorce č. 2 dostaneme vlnovou dílku ve volném prostředí

..,. -23

= = --4,.567 = 0,672 Podle vzorce č. 3 vypočteme činitel zkrácení =

=

4- 4,

= 0,95

Podle vztahu č. 4 vypočteme stabilitu generátoru !"# =

$%& '$() *

=

1,89569−1,89472 1,89523

= 0,0005118

Chybu měření najdeme a vypočteme podle vztahu <=>% = ±0,5 + 5B ! = ±0,5 +

,>∙2


,3

100 = +1,125 − 0,5% Třída: S4


List: 8/11

Grafy: Graf č. 1: Závislost napětí podél vedení při Rzv=∞

Graf č. 2: Závislost napětí podél vedení při Rzv=0


Třída: S4


List: 9/11

Graf č. 3: Závislost napětí podél vedení při Rzv=808Ω

Graf č. 1: Závislost napětí podél vedení při Rzv=170Ω


Třída: S4


List: 10/11

Závěr: a) Chyby měřících přístrojů Maximální chyba měření ss v-metrem byla +6,06 -0,5 % Maximální chyba měření posuvným měřítkem byla ±1,85% b) Zhodnocení Měřící trasu jsme sestavili bez větších problémů. Charakteristická impedance vyplývající z geometrických vlastností byla 352,29Ω. Pro co největší přesnost jsme provedli několik měření a počítali s průměrnými hodnotami. Frekvence VF generátoru byla 446,0937MHz, ČTÚ udává frekvenci 8. kanálu 446,09375 což odpovídá měřenému PMR objektu. Změřené napětí podél Lecherova vedení bylo největší při RZ=0 a dosáhlo max. výchylky 1,11V, naopak nejmenší bylo při RZ=808Ω kde dosáhlo max. výchylky 0,56V. Ze zakreslených grafů jsme určili λ/2 a použili pro výpočet činitele zkrácení, který vyšel 0,95. Frekvenční stabilita VF generátoru na frekvenci 1,9MHz byla 5,1 ∙ 10'-. Větší stability bychom dosáhli delším během a teplotní stabilizace generátoru.


Třída: S4


List: 11/11

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření

Recommend Documents