Masurari in Telecomunicatii

download Masurari in Telecomunicatii

of 36

  • date post

    14-Apr-2018
  • Category

    Documents

  • view

    239
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Masurari in Telecomunicatii

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    1/36

    Masurari in telecomunicatii

    1 : MRIMI ELECTRICE / OPTICE I UNITI DE MSUR

    1.1.- Mrimi electrice, definirea lor, uniti de msur

    - Mrimea fundamentaleste o mrime admis, prin convenie, ca fiind independent funciode alte mrimi.

    - Mrimea derivat este mrimea definit funcie de mrimile fundamentale dintr-un sistem mrimi.

    - Unitatea de msureste o mrime particular, definit i adoptat prin convenie, cu care suncomparate alte mrimi de aceeasi natur, pentru exprimarea valorilor lor n raport cu aceamrime.

    - sisteminternaional de uniti de msur SI. Acesta a fost adoptat n anul 1960 la Paris, pconvenie internaional. Din anul 1961, sistemul internaionaI este legal i obligatoriu Romnia. Sistemul internaionaI cuprinde mrimi i uniti de msura fundamentale(tabelul 1.derivate i n afara SI (exemplu : ziua, minutul, luna, ora , anul, etc. )

    - Mrimi fundamentale,suplimentare Tab. 1.1.

    Mrime fundamental

    Denumire Simbol Unitate de msur

    Denumire Simbol

    Lungime l metru m

    Mas m kilogram kg

    Timp t secund s

    Intensitatea curentuluielectric

    amper A

    Temperaturatermodinamic

    T kelvin K

    Intensitatea luminoas J candel cd

    Cantitatea de substan n; mol mol

    Mrime suplimentar

    unghiul plan radian rad

    unghiul n spaiu (solid) steradian sr

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    2/36

    Mrimi derivate Tab. 1.2.

    Mrime derivat

    Denumire Simbol Relaia dedefiniie

    Unitate de msur

    Denumire Simbol

    Putere electric P P=UI watt w

    Tensiune electric U U=L/q volt V

    Rezisten electric R R=U/I ohm

    Lucru mecanic,energie,cantitate de cldur

    LWQ

    W=Pt joule J

    Frecven f f=1/t hertz HzCantitate de electricitate,sarcin electric

    Q Q=It Coulomb C

    Capacitate electric C C=Q/U farad F

    Inductan L L=/I henry H

    Prefixe SI Tab. 1.3.

    Prefixe SI

    Factor de multiplicare Denumire Simbol1018 exa E M

    ULTIPLI

    1015 peta P

    1012 tera T

    109 giga G

    106 mega M

    103 kilo k

    102 hecto h

    101

    deca da10-1 deci d SU

    BMULTIPLI

    10-2 centi c

    10-3 mili m

    10-6 micro

    10-9 nano n

    10-12 pico p

    10-15 femto f

    10-18

    atto a

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    3/36

    - Rezistena electriceste o mrime care const n proprietatea unui material de a se opune treccurentului electric. Rezistena electric este o mrime egal cu raportul ntre tensiunea electric aplicantre capetele unui conductor i intensitatea curentului produs de aceast tensiune n conductorul respec

    R= U/I. Unitatea de msur n sistem internaional este ohmul ().

    - Intensitatea curentului electriceste o mrime fundamental n sistemul internaional de uniti msuri reprezint cantitatea de sarcin electric ce trece prin seciunea transversal a unui conductorunitatea de timp. Unitatea de msura intensitii curentului electric este amperul(A)

    - Tensiune electricreprezint lucrul mecanic efectuat pentru transportul sarcinii electrice ntre dopuncte ale unui circuit electric. Unitatea de msur n sistem internaional este voltul (V).

    - Impedana este o mrime care caracterizeaz funcionarea elementelor de circuit n cure

    alternativ. Z=U/I. Unitatea de msur n sistem internaionaleste ohmul (). Fa de rezisten, impedaare un caracter mai complex deoarece n curent alternativ elementele de circuit prezint, pe lnproprietatea de rezisten, i proprietile de inductan (L) i capacitate (C).

    - Inductanaeste proprietatea elementelor de circuit de a se opune variaiilor de curent. Inductanse poate defini ca raportul ntre fluxul magnetic ce trece printr-un element de circuit i intensitatcurentului care a generat acel flux L=/I. Unitatea de msur pentru inductan este henry (H).

    Inductana este o proprietate specific bobinelor : inductana proprie a unei bobine sau inductamutual ntre dou bobine, atunci cnd fluxul creat de o bobin trece i prin spirele celeilalte bobine.

    - Capacitatea este proprietatea elementelor de circuit de a acumula sarcini electrice. Capacitatea poate defini ca raportul ntre cantitatea de electricitate ce se acumuleaz ntr-un element de circuitensiunea la care este alimentat elementul respectiv C= Q/U. Unitatea de msur pentru capacitate earadul (F).

    - Reactana. Valorile inductanelor i capacitilor depind de datele constructive ale elementelor circuit (dimensiuni, materiale). n circuit ele se manifest prin reactanelecorespunztoare care depind recven. n curent alternativ sinusoidal reactana inductiv este XL= L, iar reactana capacitiv e

    CCX 1 , unde = 2f reprezint pulsaia, iar f este frecvena. Unitatea de msur pentru reacta

    este ohmul.

    - Factorul de calitate. Elementele reactive de circuit (bobinele i condensatoarele) prezint pe lneactan i o rezisten n care se consum energie. Cu ct pierderile de energie sunt mai mici cu a

    calitatea elementelor reactive este mai bun. Factorul de calitate, care se noteaz cu Q, se definete paportul ntre reactana i rezistena unui element de circuit sau unui circuit : Q=X/R. Factorul de calit

    este o mrime adimensional, este un numr.

    - Putereareprezint energia consumat n unitatea de timp : P = W / t .

    Unitatea de msur pentru putere n sistem internaional este wattul (w). n curent alternativ se defineurmtoarele puteri:

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    4/36

    - puterea activ P = UI cos [ w ]

    - puterea reactiv Q = UI sin [ VAR ] voltamper reactiv

    - puterea aparent S = UI [ VA ]

    ntre cele trei puteri exist relaia S2 = P2 + Q2

    - Perioada T este timpul scurs ntre dou treceri consecutive ale valorii instantanee a semnalu

    alternativ prin aceleai valori i n acelai sens de variaie. Ca valoare de referin, se ia de obicei treceprin zero. Unitatea de msur pentru perioad este secunda (s). O perioad corespunde unei oscilcomplete, adic o alternan pozitiv i una negativ.

    - Frecvenaf a semnalului alternativ este inversul perioadei T i reprezint fizic numrul de oscilaicomplete pe secund. f =1/ T Unitatea de msur pentru frecven se numete hertz ( Hz ).

    - Lungimea de undreprezint drumul parcurs de semnalul alternativ pe durata unei perioade.

    f

    cTc

    1.2. - Mrimi optice, definire, uniti de msur.

    - Atenuarea fibrei optice

    Lumina care se propag ntr-o fibr optic, sufer o atenuare, adic are loc o pierdere de energAceste pierderi trebuie s rmn mici, pentru a putea parcurge distane mari, fr regeneratntermediari. Atenuarea fibrei optice se datoreaz, n principal, fenomenelor fizice: absorbie i difuzie.

    Importana acestor pierderi luminoase depinde, ntre altele, de lungimea de und a luminii injectaDin aceast cauz este n general, util s se msoare atenuarea fibrei optice n funcie de und (msuspectral). Putem astfel determina gamele de und cu pierderi mici, deosebit de interesante pentru fiboptic.

    n timp ce fenomenul absorbiei nu se produce dect la lungimi de und precise, numite benzi absorbie (de exemplu 1390 nm : absorbia OH ), pierderile luminoase prin difuzie exist pentru toaungimile de und. Pentru c difuzia rezult din fluctuaiile densitii (lipsa de omogenitate) n fibra opticcum aceasta are dimensiuni adesea mai mici dect lungimea de und a luminii, putem apela la legea

    difuzie a lui Rayleigh. Aceasta spune : dac lungimea de und crete, pierderile prin difuzie scad puterea a 4-a lui .

    - Dispersia cromatic

    Impulsurile luminoase se propag n fibra optic, cu o vitez de grup de cg=c/ng ; ng fiind indicele efracie de grup al sticlei miezului, care depinde de lungimea L, ntr-un timp de grup :

    gCL

    cL

    g ntg

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    5/36

    Deci, timpul de grup, care este o funcie de indicele de grup, depinde i de lungimea de und . Fiecasurs luminoas pentru fibr optic, emite lumina sa nu numai pe o lungime de und unic, ci i ntr-spectru (lungime spectral ) distribuit n jurul acestei lungimi de und. Datorit acestui lucru, cantituminoase n se propag cu viteze diferite i aceasta implic diferii timpi de ntrziere. Dispersmaterialului M0 este o msur a variaiei indicelui de grup ng pe diferite lungimi de und. Unitatea msur a dispersiei este ps/(nm km)

    Deoarece indicele de refracie de grup ngal sticlei de cuar atinge un minim la o lungime de und

    circa 1300 nm, derivata se anuleaz n acest punct i dispersia materialului M 0() este infinit de micaceast lungime de und. Valoarea dispersiei materialului depinde de materialul utilizat. Se poate dopsticla de miez, s influeneze n anumite limite dispersia, i astfel, punctul zero. Aceast dispersie produce n toate fibrele optice. La fibrele multimod n apropierea punctului zero, dispersia modal ntrecu mult dispersia materialului.

    Exist i un alt efect de dispersie : dispersia ghidului de und , cu o importan deosebit penbrele optice monomod. Ea se datoreaz faptului c distribuia luminii modului fundamental pe sti

    miezului i a nveliului este o funcie de lungime de und. Aceast dispersie este datorat diferenelative de indice, care depinde de asemenea, de lungimea de und =(). Cu lungimi de und

    cresctoare, modul fundamental LP01 se ntinde din sticla miezului n sticla nveliului. Aceasta implaptul c o cantitate cresctoare de lumin a modului fundamental este ghidat n nveliul care are ndice de refracie mai sczut dect cel al miezului i, astfel, n plaja lrgimii spectrale (), exist diferenn timpii de ntrziere. Viteza de propagare a undei luminoase este uniform n sticla miezului i nveliu

    adic se formeaz o valoare medie ponderat a vitezelor n cele dou medii.

    Suma celor dou tipuri de dispersie (dispersia materialului i dispersia ghidului de und) esnumit dispersia cromatic M():

    M() = M0() + M1()

    Lungimea de und 0la care dispersia cromatic dispare este numit lungime de und la dispernul.

    APARATE DE MSUR : VOLTMETRUL, AMPERMETRUL, FRECVENMETRUL, Q-METRUL, PUNI RLC, MEGOHMMETRUL, OSCILOSCOPUL, CALIBRAREAAPARATELOR DE MSUR

    Voltmetrul

    Voltmetrul este un mijloc de msurare folosit pentru msurarea tensiunii electrice. Voltmetrul poateanalogic sau digital.

    Schema unui voltmetrConectarea voltmetrului n circuitV

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    6/36

    Voltmetrul se conecteaz n paralel cu circuitul, sursa sau consumatorul. Prin introducevoltmetrului n circuit se produc erori sistematice de metod prin faptul c voltmetrul are o rezisten inter

    proprie notat Rv . Pentru ca erorile fcute n msurtori s fie ct mai mici trebuie ca Rv>> R rezistecircuitului.

    n practic Rv k sute k .

    n cazul conectrilor greite, adic voltmetrul este montat n serie cu circuitul, curentul prin circscade foarte mult i consumatorul poate s nu mai funcioneze normal.

    Observaie : Este interzis a se conecta voltmetrul n serie n circuit.

    Voltmetre de curent continuu

    Voltmetrul se conecteaz n paralel cu circuitul. Sursa este de curent continuu (baterie) iar consumatoruleste un rezistor R.

    Se va respecta polaritatea curentului continuu adic plusul sursei se va conecta la plusulvoltmetrului i minusul sursei se va conecta la minusul voltmetrului. n caz de nerespectare a polaritii,acul indicator se va deplasa spre zero i se va putea rupe. Ca aparat indicator n curent continuu se va

    olosi, de regul, un voltmetru magnetoelectric.

    SURS CONSUMATORV

    RV

    Fig. 1.1. Conectarea corect avoltmetrului n circuit

    Fig. 1.3. Voltmetru de curent continuu

    V

    +

    E -+

    -R

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    7/36

    Voltmetre de curent alternativ

    Voltmetrul se conecteaz n paralel cu circuitul. Sursa este un generator de semnal alternativ G iarconsumatorul este o impedan Z (mrime complex format din rezisten, inductan i capacitate).

    n curent alternativ nu conteaz polaritatea bornelor. n curent alternativ se poate folosi un voltmetmagnetoelectric asociat cu un dispozitiv redresor care transform curentul alternativ n curent continuu. Spoate folosi i un dispozitiv feromagnetic pentru sute de voli. Pentru valori mai mari ale tensiunii se va

    asocia o rezisten adiionalsau transformator de msur de tensiune. Voltmetrul electrodinamic are cemai bun clas de precizie. Voltmetrele msoar valoarea efectiv a tensiunii alternative sinusoidale.

    Voltmetre cu mai multe domenii de msurare

    Sunt prevzute cu un selector (comutator) sau cu mai multe borne cu ajutorul crora se alegedomeniul n funcie de valoarea tensiunii ce trebuie msurat. Pentru fiecare scar i domeniu demsurare, la voltmetrele analogice, se va calcula constanta scrii :

    div

    VUC

    max

    nU ; U = CU [V] , unde :

    Un valoarea tensiunii nominale pentru domeniul respectiv

    maxnumrul maxim de diviziuni ale scrii gradate

    - numrul de diviziuni artate de acul indicator

    AmpermetrulAmpermetrul este un mijloc de msurare folosit pentru msurarea intensitii curentului elect

    Ampermetrul poate fi analogic sau digital.

    Schema unui ampermetru

    -

    -

    V

    Fig. 1.4. Voltmetru de curentalternativ

    ~ ZG

    A

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    8/36

    - Conectarea ampermetrului n circuit

    Ampermetrul se conecteaz n serie cu circuitul. Prin introducerea ampermetrului n circuit se proderori sistematice de metod prin faptul c ampermetrul are o rezisten intern proprie notat cu rA . Penca erorile fcute n msurri s fie ct mai mici, trebuie ca rA

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    9/36

    Se va respecta polaritatea curentului continuu adic plusul sursei se va conecta la plusampermetrului i minusul sursei se va conecta la minusul ampermetrului. n caz de nerespectarepolaritii, acul indicator se va deplasa spre zero i se va putea rupe.

    Ca aparat indicator n curent continuu se va folosi, de regul, un ampermetru magnetoelectric.

    - Ampermetre de curent alternativ

    Ampermetrul se conecteaz n serie cu circuitul. Sursa este un generator de semnal alternativ G consumatorul este o impedan Z (mrime complex format din rezisten, inductan i capacitate).

    n curent alternativ nu conteaz polaritatea bornelor. Ampermetrul msoar valoarea efectivntensitii curentului alternativ.

    n curent alternativ se poate folosi un ampermetru magnetoelectric asociat cu un dispozitiv redrescare transform curentul alternativ n curent continuu. Se poate folosi un dispozitiv feromagnetic penaparate de tablou, pentru cureni de 1 sau 5A. Pentru valori mari ale curentului alternativ de sute de ampese asociaz cu unturi sau transformatoare de msur de curent. Ampermetrul electrodinamic are cea mbun clas de precizie.

    Frecvenmetrul

    Frecvenmetrele cu citire direct sunt aparate indicatoare cu scar gradat n hertzi i care neceseglaje sau operaii suplimentare n timpul msurrii.

    A

    Fig. 2.4. Ampermetru de curentalternativ

    ~

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    10/36

    Frecvenmetrul cu lame vibrante

    Frecvenmetrul cu lame vibrante se folosete pentru frecvene joase, de obicei frecvena reelei, 50Hz .

    Aparatul conine mai multe lame metalice avnd frecvene de rezonan mecanic diferite. n apropieramelor, se afl o bobin parcurs de curentul a crui frecven se msoar. Sub influena bobinei, lamcare are frecvena de rezonan egal cu frecvena curentului ncepe s vibreze, indicnd n acest mrecvena.

    Frecvenmetrul cu logometru

    Frecvenmetrul cu logometru funcioneaz la frecvene joase(pn la cteva mii de hertzi). Ele folosesc

    nstrumente indicatoare logometre feromagnetice, electrodinamice sau ferodinamice.

    Un logometru este un aparat cu dou circuite de msurare, parcurse de doi cureni I1i I2i a c

    ndicaie este funcie de raportul intensitilor celor doi cureni:1

    2

    I

    IK . n serie cu fiecare bobin

    ogometrului este conectat cte un circuit LC, acordat pe frecvenele f10i respectiv f20. Indicaia aparatuind proporional cu raportul celor doi cureni, va fi la rndul su funcie de frecven, iar scara se poa

    grada direct n frecven.

    Frecvenmetrele cu logometru se construiesc pentru intervale reduse de frecvene, cuprinse ntre cele do

    recvene de rezonan (de exemplu 45 55 Hz, 410 450 Hz,1450 1550 Hz)

    L

    Ufx

    I

    49 50 51 52 Hz

    Fig. 7.1. Frecvenmetrul cu lame vibrante

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    11/36

    Frecvenmetre cu condensator

    Frecvenmetrele cu condensator funcioneaz ntr-o band larg de frecvene, ncepnd deraciuni de hertz pn la circa 100 kHz . Funcionarea lor se bazeaz pe proporionalitatea n

    ntensitatea curentului ntr-un circuit care are ca sarcin un condensator i frecven.

    Aplicnd legea lui Ohm n circuitul din figur se obine :

    X

    C

    f2CUCU

    C

    1

    U

    X

    UI

    . Dac circuitul se alimenteaz de la tensiune constant, se poa

    nota UC2 = K i se obine: I = Kf . Aceast relaie ntre intensitatea curentului i frecven permranscrierea scrii gradate a ampermetrului n valori ale frecvenei, obinndu-se un frecvenmetru cu cit

    direct.

    A

    ~ CU, fX

    I

    Fig. 7.3. Schema de principiu a unui frecvenmetrul cu condensator

    a

    f

    I

    I1 I2

    f20f10

    b

    Fig. 7.2. Frecvenmetrul cu logometrua schema de principiubvariaia curenilor n funcie de frecven

    C2

    I2

    C1

    I1

    1fx

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    12/36

    La realizarea practic a frecvenmetrelor cu condensator apar dou probleme :

    o tensiunea ce alimenteaz circuitul cu condensator trebuie s fie constant

    o ampermetrul trebuie s funcioneze ntr-o band larg de frecvene.

    Pentru meninerea tensiunii constante n circuitul cu condensator, indiferent de amplitudinensiunii aplicate la intrarea aparatului, frecvenmetrele sunt prevzute cu un limitator. Limitatorul este

    circuit care menine tensiunea la ieirea sa constant dac tensiunea de la intrare depete o anumvaloare, numit prag de limitare.

    Pentru obinerea unui ampermetru care s funcioneze ntr-o band larg de frecvene, se foloseun aparat magnetoelectric mpreun cu un detector. Comutatorul K permite schimbarea condensatorupentru a obine mai multe intervale de msurare (x1, x10, x100, ).

    Frecvenmetrul digital (numeric)

    Numrtorul universal poate fi folosit la msurarea intervalelor de timp i a frecvenelor. Acemrimi se pot msura numeric prin metode directe. n cazul msurrii frecvenelor, se numr perioadesemnalului a crui frecven se msoar, ntr-un interval de timp prestabilit, de exemplu o secund. Pracmsurarea const n numrarea unor impulsuri , numrare ce se poate realiza cu numrtorul universFrecvenmetrele numerice moderne sunt construite sub forma unui numrtor universal, adaptat pen

    uncionarea ca frecvenmetru.- Numrtorul universal este din punct de vedere cronologic, primul aparat de msurat digit

    Acest aparat este destinat s numere o serie de impulsuri. El are o utilizare foarte larg. n afar numrarea de impulsuri, el poate fi folosit pentru msurarea frecvenelor, a perioadelor, a raportului ndou frecvene.

    Prin utilizarea anumitor traductoare, numrtorul universal poate msura viteze, turaii, timpi atragere relee, grosimea laminatelor sau poate face numrri cu preselecie (la amabalri, dozri etc.

    Fig. 7.4. Schema de bloc a unui frecvenmetrul cu condensator

    Limitator

    KC1

    C2

    C3

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    13/36

    Schema bloc a unui numrtorul universalconine urmtoarele circuite principale: oscilator cu cuadivizorul de frecven, circuitul de intrare, circuitul poart, numrtorul, decodificatorul i dispozitivul afiare.

    1 semnalul la intrare2semnalul la ieirea circuitului de intrare3semnalul dat de divizorul de frecven4semnalul la ieirea circuitului poart, respectiv la intrarea numrtorului

    Circuit

    poartNumrtor Decodificator Afiare

    Circuit

    de intrare

    Oscilator

    cu cuar

    Divizor

    de frecven

    1 4

    3

    2

    Fig. 7.5. Schema bloc a unui numrtorul universal

    U1

    t

    U2

    t

    U3

    t

    U4

    t

    1s

    Fig. 7.6. Msurarea numeric a frecvenei

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    14/36

    Osciloscopul

    Osciloscopul este un aparat care permite vizualizarea pe ecranul unui tub catodic a curbelor eprezint variaia n timp a diferitelor mrimi sau a curbelor ce reprezint dependena ntre dou mrimmaginile obinute pe ecran se numesc oscilograme.

    Utilizri

    Osciloscopul este unul dintre cele mai rspndite aparate electronice, i are o larg utilizare, fie aparat de sine stttor, fie ca parte component a altor aparate electronice.

    Ca aparat de sine stttor, el se utilizeaz la :

    o Vizualizarea i studierea curbelor de variaie n timp a diferitelor semnale electrice(curetensiuni)

    o Compararea diferitelor semnale electrice

    o Msurarea unor mrimi electrice (tensiuni, intensiti ale curentului, frecvene, defazagrad de modulaie, distorsiuni etc.)

    o Msurarea valorilor instantanee ale unor semnale (tensiuni, cureni)

    o Msurarea intervalelor de timp

    o Vizualizarea caracteristicilor componenetelor electronice (tuburi electronice, tranzistoar

    a curbelor de histerezis ale materialelor magnetice etc.

    Uneori osciloscopul face parte din sisteme de msurare i control sau din aparate mai complecum ar fi : caracterograful (aparat pentru vizualizarea caracteristicilor tranzistoarelor), vobuloscopul (apapentru vizualizarea caracteristicilor de frecven ale amplificatoarelor), selectograful (aparat penvizualizarea curbelor de selectivitate) etc.

    mpreun cu diferite traductoare, osciloscopul poate fi folosit i la studierea i msurarea unmrimi neelectrice, cum ar fi n medicin, fizic nuclear, geofizic etc.

    Osciloscopul se realizeaz ntr-o mare varietate de tipuri constructive.

    Osciloscoape catodice n timp real

    Se caracterizeaz prin dependena dintre fiecare punct al imaginii de pe ecran i fiecare valoaresemnalului vizualizat. Majoritatea osciloscoapelor folosite n practica industrial sau laboratoare sosciloscoape catodice n timp real a cror band de frecvene se ntinde din curent continuu pn la cir500 MHz.

    Osciloscoape cu eantionare

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    15/36

    Sunt utilizate pentru vizualizarea semnalelor cu frecvene mai mari de 500 MHz, n loosciloscoapelor catodice n timp real, limitate din cauza elementelor componenete. Aceste osciloscoaselecteaz eantioane din semnalul de frecven mare i afieaz pe ecran date n legtur cu pozcomutatoarelor (V/div, timp/div), depirea ecranului etc. Se folosesc pn la circa 20 GHz.

    Osciloscoape cu microprocesoare

    Sunt cele mai moderne aparate de msurat. Pe ecranul acestor osciloscoape se afieaz scrile

    care se lucreaz, amplitudinea, valoarea medie sau eficace a tensiunii, durata i frontul unor impulsurecvena semnalelor, efectuarea unor calcule despre semnalele afiate.

    Analizoare spectrale

    Sunt tot osciloscoape care permit afiarea pe ecran a distribuiei puterilor sau amplitudinsemnalului pentru spectrul de frecven corespunztor acestui semnal.

    Osciloscoape cu mai multe canale

    Se folosesc pentru vizualizarea simultan a dou sau mai multe mrimi pe ecran. Majoritatea a

    dou canale de semnal dar sunt osciloscoape cu 4 sau 8 canale. La aceste osciloscoape se folosete tucatodic monospot cu comutator electronic sau tubul catodic multispot.

    Osciloscoape cu memorie

    Rein forma semnalelor cu variaie periodic sau aperiodic. Dup memorare se poate stuvariaia n timp a semnalului, se pot compara semnale aprute la momente diferite. Dup felul memoriei p osciloscoape cu memorie analogic i cu memorie numeric.

    Calibrarea aparatelor de msur

    Aparatele de msurat sunt mijloace de msurat realizate pe baza unei scheme electrice conversie a energiei i a unui instrument de msurat (exemplu : termometrul electric, ampermetrul etc.).

    Fig. 9.1. Reprezentarea general a aparatului de msurat

    Mrimi de

    influen

    Aparat

    de msurat

    Mrimi de

    msurat

    Mrimi de

    ieire

    comenzi

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    16/36

    Un aparat de msurat primete o mrime de intrare i furnizeaz o mrime de ieire. Mrimea eire depinde i de alte mrimi denumite mrimi de influen : temperatur, presiune, umiditate, cmpelectrice i magnetice etc. De asemenea, mrimea de ieire a aparatului depinde i de comenzile care ost date aparatului din exterior

    Mrimile de intrareale aparatului de msurat sunt caracterizate prin :

    o natura mrimii (temperatur, tensiune, curent etc)o intervalul de valori msurabile (valoarea minim, valoarea maxim)

    o variaia n timp (mrimi constante, mrimi variabile)

    Comenzileprimite din exterior de un aparat de msurat pot fi :

    o funciune (msurarea timpului, temperaturii, curentului, tensiunii etc)

    o game de msurare

    o calibrare intern

    o reglarea zeroului

    o echilibrare (la compensatoare, puni)

    o repetarea msurrii

    n general comenzile aparatelor de msurat pot fi grupate astfel :

    o pentru introducerea de date

    o pentru manevrarea aparatului

    Ambele grupe de comenzi pot fi automatizate parial sau complet . Mrimile de ieire ale unui apade msurat pot fi recepionate de om sau de un dispozitiv conectat aparatului (nregistrare, comandprelucrare ulterioar, etc).

    Aparatele de msurat, dup felul cum furnizeaz mrimea de ieire pot fi : analogice i numerdigitale).

    - Aparatul analogic furnizeaz informaia de msurare sub forma unei mrimi fizice variabcontinue i omul apreciaz indicaia aparatului exprimnd-o sub forma unui numr.

    - Aparatul numeric prezint rezultatul msurrii la ieire direct sub forma unui numr care ecitit de om.

    La msurarea mrimilor electrice, se are n vedere respectarea urmtoarelor criterii:

    - verificarea integritii aparatelor de msurat i control utilizate n msurare

    - verificarea accesoriilor necesare msurrii

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    17/36

    - alegerea domeniului de msurare

    - realizarea reglajelor pregtitoare pentru efectuarea msurrilor

    - precizarea unitilor de msur pentru mrimile msurate

    - utilizarea limbajului de specialitate

    - respectarea normelor de protecia muncii

    Efectuarea reglajelor iniiale i alegerea domeniului de msurare la ampermetre i voltmetre

    Cnd vrem s msurm o anumit mrime electric trebuie s apreciem care va fi cu aproximavaloarea ei. Aceast valoare o determinm pe baza diferitelor date ca : marcaje, calcule etc. Dac vrem,determinm cu aproximaie curentul, n amperi, care trece printr-o instalaie, pies sau circuit i cunoatensiunea aplicat i puterea dezvoltat, folosim formula I=P/U, unde P este puterea n Watt i U esensiunea n voli. Dup ce au determinat cu aproximaie valoarea mrimii care trebuie msurat, alege

    aparatul de msurat astfel nct pe una din scrile lui de msurare s fie cuprins i valoarea calculat noi. n cazul n care se cunosc precis valorile necesare, este mai bine s se aleag la nceput o scar

    valori mai mari de msurare, s se determine cu aproximaie valoarea cutat i abia atunci s se utilizeaparatul de msurat corespunztor, dect s se foloseasc instrumentul cu o scar de valori prea miputnd provoca deteriorarea lui.

    Aparatele de msurat, care au mai multe scri de msurare, le conectm mai nti pe scara cea mmare i apoi dup msurarea aproximativ le comutm pe scara pe care se poate face citirea corecScara de msurare va fi cea necesar n momentul n care acul indicator al aparatului de msurat se afla ntre mijlocul scrii i captul scrii, cu indicaia maxim, deoarece la majoritatea instrumentelor, aceast jumtate de scar precizia msurrilor este mai mare.

    - Dac este cazul, nainte de nceperea msurrilor, se face reglarea poziiei acului indicator

    ajutorul butonului corectorului de zero.

    - Pentru msurri n curent continuu, se va respecta polaritatea bornelor i anume : borna semnul + se leag la plusul sursei de tensiune, iar borna la minusul sursei. Dac polaritatea nu espect aparatul risc s se distrug.

    - La multimetrele digitale se va verifica bateria ncorporat pentru toate modurile uncionare.

    Deoarece multimetrele sunt aparate portabile, manevrarea lor se va face respectnd cu strictoate instruciunile de utilizare. La aparatele analogice se va calcula constanta scrii att pen

    ampermetru ct i pentru voltmetru, dup care se va nmuli cu numrul diviziunilor artate de andicator.

    Efectuarea reglajelor iniiale la ohmmetru

    Reglarea indicaiei acului indicator este necesar n cazul ohmmetrelor, deoarece mbtrnirbateriei determin modificarea tensiunii cu care este alimentat aparatul i prin urmare creterea erorii msurare.

    - Pentru ohmmetrul seriereglarea se realizeaz pentru valorile de la capetele scalei astfel :

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    18/36

    o pentru RX= 0 se realizeaz un scurtcircuit ntre bornele aparatului. Dac acul indicator indic 0 , se regleaz rezistena variabil RP pn se obine indicaia corect.

    o pentru RX= se las bornele aparatului n gol i se regleaz poziia acului indicator ajutorul corectorului de zero al aparatului magnetoelectric.

    - Pentru ohmmetrul derivaiereglarea se face tot pentru valorile de la capetele scrii :

    o pentru RX= 0 se regleaz din corectorul de zero al aparatului magnetoelectric

    o pentru RX= se las bornele aparatului n gol i se regleaz poziia acului indicator ajutorul corectorului de zero al aparatului magnetoelectric.

    - Pentru ohmmetrul derivaiereglarea se face tot pentru valorile de la capetele scrii :

    o pentru RX= 0 se regleaz din corectorul de zero al aparatului magnetoelectric

    o pentru RX= se las bornele aparatului n gol i se variaz rezistena R P pn se obindicaia corect.

    Schema bloc a osciloscopului, blocuri componente, rolul blocurilor componente

    Osciloscoapele moderne sunt alctuite din mai multe elemente componente, conectate ntre ele dupschem bloc reprezentat n figura 1.12., care conine : tubul catodic, amplificatoarele Ay i Aatenuatoarele Atyi Atx , generatorul bazei de timp, circuitul de sincronizare (declanare), circuitul pencontrolul intensitii spotului, circuitul de ntrziere i blocul de alimentare.

    n afara blocurilor componente reprezentate n figura 1.12., care sunt comune tutuosciloscoapelor moderne, n unele osciloscoape se mai ntlnesc i alte circuite, cu destinaii diferiteuncie de tipul i complexitatea aparatului.

    Fig. 1.12.1 Schema bloc a unui osciloscop

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    19/36

    Tubul catodiceste elementul principal al osciloscopului. n interiorul lui se genereaz fasciculul electroni care deviat sub aciunea cmpurilor produse de semnalele de studiat, ciocnete ecranul, descriipe acesta curbele dorite.

    Amplificatoarele Ayi Axamplific semnalele de studiat prea mici, nainte de a fi aplicate plcilor deflexie.

    Atenuatoarele Atyi Atx micoreaz semnalele prea mari nainte de a fi aplicate amplificatoarele A

    Ax . La osciloscoapele moderne, atenuatoarele sunt calibrate n V/cm sau mV/cm reprezentnd tensiunnecesar la intrarea atenuatorului pentru a produce o deplasare a spotului pe ecran de 1 cm. Aceascalibrare este valabil numai dac reglajul amplificrii amplificatorului respectiv este la maxim.

    Generatorul bazei de timp. n cazul vizualizrii curbelor ce reprezint variaia n timp a unei mrimi A=f(t)plcile x trebuie s se aplice o tensiune proporional cu timpul : Ux=Kt . Tensiunea Uxtrebuie deci s fiensiune liniar-variabil n timp, adic de forma dinilor de ferstru. Aceast tensiune este generat

    osciloscop de generatorul bazei de timp.

    Circuitul de sincronizare (de declanare). Pentru ca imaginea de pe ecran s fie stabil, esnecesar ca frecvena semnalului de vizualizat s fie un multiplu ntreg al frecvenei bazei de timp : fA = n

    Pentru realizarea acestei condiii, generatorul bazei de timp are frecvena variabil i, n plus, exiposibilitatea sincronizrii prin circuitul de sincronizare, fie cu semnalul de vizualizat, fie cu un alt semnexterior.

    Funcionarea cu baza de timp declanat

    Pentru a se putea vizualiza i semnale neperiodice, la osciloscoapele moderne generatorul bazei mp poate funciona la alegere, fie continuu (relaxat) genernd un semnal periodic chiar i n abse

    semnalului de vizualizat, fie declanat. Spre deosebire de funcionarea periodic, funcionarea declanaeste comandat chiar de semnalul de vizualizat. n lipsa semnalului baza de timp nu funcioneaz .

    apariia unui semnal la intrare, baza de timp se declaneaz, genereaz un singur dinte de ferstru i ase blocheaz din nou n ateptarea unui alt semnal. n cazul n care la intrare se aplic un semnal periodbaza de timp urmrind semnalul de la intrare devine periodic.

    Ui

    t

    a

    Uyd

    UBT

    t

    b

    Uw

    t

    c

    a tensiunea la intrare

    btensiunea generat de baza de timp

    c tensiunea pe cilindru Wehnelt

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    20/36

    n figura 1.12.2 sunt reprezentate diagramele tensiunilor n diferite puncte ale schemei uosciloscop funcionnd cu baza de timp declanat. n figura 1.12.2a este reprezentat semnalul aplicatntrare, n momentul t = t1. Pn la apariia semnalului,baza de timp este blocat. La t = t1 , baza de tise declaneaz, genereaz un dinte de ferstru i apoi se blocheaz din nou (fig. 1.12.2 b). n cazul caz

    uncionrii cu baza de timp declanat, mai sunt necesare urmtoarele circuite : circuitul pentru controntensitii spotului, circuitul de ntrziere.

    Circuitul pentru controlul intensitii spotului. n cazul cazul funcionrii cu baza de timp declanan lipsa semnalului de intrare, baza de timp fiind blocat, att plcilor de deflexie Yct i plcilor de defle

    X nu li se aplic nici un semnal. n aceast situaie, fasciculul de electroni ar bombarda ecranul ntr-singur punct, n centru , ceea ce ar duce la distrugerea luminoforului n punctul respectiv. Pentru a proteecranul, osciloscopul este prevzut cu un circuit pentru controlul intensitii spotului. Acesta furnizeazensiune negativ care se aplic pe cilindrul Wehnelt pentru tergerea spotului, cnd baza de timp e

    blocat (fig. 1.12.2c).

    Concluzie : Cnd generatorul funcioneaz cu baza de timp declanat i la intrare nu se aplsemnal, spotul nu se vede deoarece este stins.

    Circuitul pentru controlul intensitii spotului mai este folosit i la stingerea spotului pe durata curde ntoarcere i uneori la modularea intensitii spotului cu semnal exterior.

    Circuitul de ntrziereare rolul de a ntrzia semnalul astfel nct acesta s se aplice plcilor Y duce baza de timp a nceput s funcioneze. n figura 1.12.2.d este reprezentat diagrama tensiunii ntrziat fa de tensiunea de la intrare U i cu timpul . Dac nu s-ar folosi circuitul de ntrziere, semna

    s-ar aplica plcilor Y cnd spotul este stins i baza de timp blocat, ceea ce ar face ca nceputul semnalu

    s nu apar pe ecran (fig. 1.12.3.a).

    Cu circuitul de ntrziere, semnalul se vizualizeaz corect (fig. 1.12.3.b).

    Blocul de alimentare conine surse stabilizate de nalt i joas tensiune i asigur alimentacelorlalte blocuri, inclusiv a tubului catodic.

    a b

    Fig. 1.12.3. Efectele circuitului de ntrziere :aoscilograma fr circuit de ntrziere

    b oscilograma cu circuit de ntrziere

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    21/36

    Reglajele osciloscopului, calibrarea pe orizontal, pe vertical, sincronizarea.

    Reglarea osciloscoapelor catodice

    nainte de a folosi un osciloscop catodic necunoscut sau nou, trebuie s se citeasc instruciunile ntrebuinare din prospectul lui, dac exist. n lipsa unor instruciuni speciale, trebuie procedat metod

    dup cum urmeaz :

    ntreruptorul de reea. Se verific dac transformatorul de reea al osciloscopului catodic este pa tensiunea reelei. Se fixeaz poteniometrul de reglaj al luminozitii n poziia de luminozitate limit,aeaz reglajele poziiei orizontale i verticale aproape de centrul gamelor i se pune la minim reglaamplitudinii verticale. Se conecteaz la priz cordonul de reea i se nchide ntreruptorul de reea.

    Reglajul luminozitii. Trebuie s se atepte aproximativ un minut, pentru ca tuburile s nclzeasc. Dup acest timp, se rotete ncet poteniometrul de reglaj al luminozitii, pn cnd spo

    devine vizibil. Urmeaz apoi centrarea spotului luminos.

    Reglajul focalizrii. ntruct reglajele focalizrii i luminozitii se influeneaz reciproc, aceaoperaie se face cu ambele mini n acelai timp, mai ales c aceste butoane se afl plasate de o partede alta a tubului catodic.

    Reglajele poziiei. Dac poteniometrele de reglaj ale poziiei nu au fost manipulate n timpul regluminozitii, funcionarea lor poate fi acum verificat. Dup aceast verificare se readuce spotul la cent

    ecranului.

    Reglajul amplitudinii bazei de timp. Se verific fiecare gam de reglaj brut al frecvenei baz de timcomutnd butoanele de reglaj ale amplitudinii n diferite poziii.

    Amplificatorul deflexiei verticale. Se aeaz comutatorul bazei de timp n poziia corespunztoagamei care include frecvena de 50 Hz. Se regleaz atenuatorul n trepte pentru a obine, sensibilitatminim, iar atenuatorul fin pentru sensibilitatea maxim. Se introduce apoi un fir n borna de intrare mare impedan a amplificatorului deflexiei verticale i se ine n mn captul cellalt al firului. n acest crebuie s apar o uoar deviaie vertical. Se mrete imaginea de pe ecran pn ce ocup ntreg

    ecran.

    Reguli pentru utilizarea osciloscoapelor catodice

    Tubul catodic al unui osciloscop catodic nu trebuie lsat s funcioneze cu spotul staionar, cauza pericolului de ardere a ecranului. n pauzele dintre lucrri, spotul trebuie stins cu ajutorul reglajuuminozitii, iar osciloscopul nu trebuie scos din funciune cu comutatorul de reea, n afar de cazul caparatul nu va fi ntrebuinat un timp mai ndelungat.

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    22/36

    ntruct osciloscoapele catodice au orificii de aerisire (pentru a se asigura o ventilacorespunztoare) va trebui periodic s fie curate de praf. Curarea se va face cu un aspirator de psau cu pensul i aer comprimat de mic presiune.

    Calibrarea pe orizontal

    Msurarea intervalelor de timp se poate realiza cunoscnd viteza de deplasare a spotuluimsurnd pe ecran lungimea segmentului care corespunde intervalului de timp considerat.

    Osciloscoapele moderne au baz de timp calibrat n ms/cm sau s/cm , adic se indic penecare poziie a comutatorului ce regleaz n trepte frecvena bazei de timp, timpul necesar ca spotul s

    deplaseze pe direcia orizontal cu un centimetru. Aceast calibrare este corect numai dac reglajul finbazei de timp este la maxim.

    Calibrarea pe vertical

    Msurarea tensiunilor cu osciloscopul catodic se bazeaz pe faptul c deviaia spotului esproporional cu amplitudinea tensiunii aplicate plcilor de deflexie. nainte de utilizare, se recomand s verifice calibrarea atenuatorului Aty. n acest scop, osciloscoapele dispun, la o born de pe panoul front

    de o tensiune de calibrare. Cu ajutorul unei sonde (cordon de legtur), se aplic tensiunea de calibrarentrarea oscilosopului i se verific dac variaia obinut pe ecran corespunde indicaiei atenuatorului.

    Pentru msurri precise, sursa de tensiune intern are frecvena de 1 kHz i amplitudinea tensiuegal cu 1 sau 2 V.

    Sincronizarea osciloscopului

    Durata unui dinte de ferstru corespunde intervalului de timp t1 t0 n care tensiunea

    condensator crete pn la 'cU , necesar devierii fasciculului de electroni, astfel nct spotul s deplaseze pe tot ecranul de la stnga la dreapta. Ea depinde de constanta de timp RC1 . Dac

    variaz valorile lui R i C, se pot obine durate diferite pentru dinii de ferstru (fig. 4.1.). De obicei aceasdurat se variaz n trepte cu un comutator ce introduce n circuit condensatoare de diferite valori i fin pvariaia continu a rezistenei R. Comutatorul este calibrat n ms/cm sau s/cm, corespunztor timpunecesar ca spotul s se deplaseze pe direcia orizontal cu 1 cm. Aceast calibrare este valabil numdac reglajul fin este la maxim. n cazul funcionrii periodice, se poate considera c durata unui dinte erstru corespunde unei perioade a semnalului generat de baza de timp, deci variind durata dinilor erstru se variaz frecvena bazei de timp.

    UC

    ,

    11

    t0

    1 U

    T

    T

    t

    ,

    1

    Fig. 4.1. Variaia duratei dinilor de ferstru n funcie de constanta de timp RC .

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    23/36

    Msurarea frecvenei i perioadei

    - Metoda heterodinrii

    Metoda heterodinrii este o metod de comparaie folosit att n joas ct i n nalt frecvenMsurarea frecvenelor cu metoda heterodinrii se bazeaz pe principiul heterodinrii, conform cruia daa intrarea, unui element de circuit neliniar se aplic simultan dou semnale de frecvene diferite f1i f2eirea lui, pe lng semnalele aplicate la intrare, datorit neliniaritii, apar i semnale care au frecvenegale cu suma frecvenelor de la intrare (f1 + f2) sau cu diferena lor (f1 - f2). Semnalul frecvena egal cu

    2se poate separa cu un filtru trece jos i msura.

    Montajul folosit la msurarea frecvenelor prin metoda heterodinrii conine : Gx este generato

    recvenei fxce urmeaz s se msoare, iar G0este un generator de frecven f0 variabil i cunoscuSemnalele date de cele dou generatoare se aplic elementului neliniar M. La ieirea acestuia aparsemnale avnd frecvene fx + f0i fx - f0. Semnalul cu frecven f1 - f0se selecteaz cu filtrul trece FTJ) i se urmrete ntr-o casc telefonic, conectatn paralel cu un voltmetru de curent alternativ.

    Modul de lucru. Se realizeaz montajul din figura 2.1. i se variaz frecvena f0 a generatorului Gurmrind ca n casc s se aud tonuri din ce n ce mai joase. Cnd n casc nu se mai aude nimic, continu variaia frecvenei f0n acelai sens, pn cnd voltmetrul V indic zero. n acest caz nu mexist componente de curent alternativ, deci fx - f0= 0. Se obine fx = f0ceea ce nseamn c n momenn care voltmetrul indic zero, frecvena demsurat este egal cu frecvena generatorului G0 .

    fx-f0VGx

    G0

    M FTJfx+f0

    f0

    fx

    fx-f0fx,f0

    T

    Fig. 2.1.Msurarea frecvenelor prin metoda heterodinrii

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    24/36

    - Metode de rezonan

    Se bazeaz pe proprietile selective ale circuitelor LC. Aceste circuite prezint fenomenul

    ezonan pentru o frecven dependent de valorile inductanei L i capacitii C :LC2

    1f0

    .

    Pentru frecvena de rezonan la circuitul LC serie intensitatea curentului este maxim, iar la circuLC derivaie tensiunea este maxim.

    - Frecvenmetrul de rezonan

    Montajul. Frecvenmetrul de rezonan se folosete la msurarea frecvenelor na

    radiofrecvene). El este format dintr-un circuit LC alctuit dintr-o bobin fix L i un condensator variabii un aparat cu care se poate pune n eviden fenomenul de rezonan. n acest scop se poate folosiserie cu circuitul un ampermetru cu termocuplu (fig. 2.3.a), sau n paralel pe circuit un voltmetru electrofig. 2.3.b)

    A

    a

    M

    ~ Lg CG

    fx

    fx

    b

    M

    ~ Lg CG

    VE

    L

    Fig. 2.3.Msurarea frecvenei cu frecvenmetrul de rezonan

    a cu ampermetru cu termocuplu b cu voltmetru electronic

    bf

    U

    f0a

    f

    I

    f0

    Fig. 2.2.Curbele de rezonan ale circuitelor LC :

    a circuitul LC serie bcircuitul LC derivaie

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    25/36

    Modul de lucru. Pentru msurarea frecvenei fxa unui semnal, se apropie frecvenmetrul la ccentimetri de sursa de semnal, realizndu-se n acest mod un cuplaj inductiv. Se variaz condensatorupn cnd ampermetrul A sau voltmetrul VE indic un maxim. n acest moment, frecvenmetrul este

    ezonan pe frecvena sursei :LC2

    1ff 0x

    . Deoarece inductana L are o valoare constant, se po

    scrieC

    1Kf . Pe baza acestei relaii, se poate transcrie scara gradat a condensatorului C n valori

    recvenei, obinndu-se un aparat cu citire direct.

    Frecvenmetrele de rezonan se pot etalona i n lungimi de und corespunztoare frecvenelor se msoar pe baza relaiei: = cT, unde este lungimea de und, c viteza de propagare a undeelectromagnetice, egal cu viteza luminii (31010 cm/s) iar T perioada semnalului ce se msoaDeoarece T=1/f, rezult =c/f. Aceast relaie permite transcrierea n lungimi de und, obinnduaparate ce poart numele de undametre. Undametrele sunt foarte mult utilizate n radiocomunicaii.

    Msurarea perioadei

    O metod indirectde msurare a perioadei este realizat prin msurarea frecvenei i apoi pe baormulei T=1/f (s) se obine prin calcul perioada.

    Metoda uzual pentru msurarea perioadei T a unui semnal alternativ este prin folosioscilosopului catodic.

    Msurarea intervalelor de timp se poate realiza cunoscnd viteza de deplasare a spotuluimsurnd pe ecran lungimea segmentului care corespunde intervalului de timp considerat. Osciloscoapmoderne au baza de timp calibrate n ms/cm sau s/cm, adic se indic pentru fiecare poziiecomutatorului ce regleaz n trepte frecvena bazei de timp, timpul necesar pentru ca spotul s deplaseze pe direcia orizontal cu un centimetru.

    Pentru msurarea perioadei este necesar ca baza de timp s fie astfel reglat nct oscilograma conin cel puin dou perioade succesive ale semnalului. n acest caz, dac reglajul fin al bazei de timeste la maxim, se msoar pe ecran n centimetri distana ntre dou treceri succesive ale semnalului p

    T

    T

    Fig. 2.4.Msurarea perioadei unui semnal variabil n timp

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    26/36

    aceeiai valoare i cu indicaia reglajului n trepte al bazei de timp. n acest fel, se obine direct perioasemnalului.

    Exemplu : n cazul oscilogramei din figura 2.4. , dac reglajul n trepte al bazei de timp este poziia 1 ms/cm, iar limea semnalului (perioada) este de 3 cm, durata (perioada) semnalului va fi T = 3= 3 ms.

    Msurarea rezistenelor electrice prin metoda ampermetrului i voltmetrului

    - Metoda ampermetrului i voltmetrului

    Este o metod indirect : se msoar tensiunea la bornele rezistenei cu voltmetrul i intensitatcurentului ce trece prin rezisten, cu ampermetrul. Valoarea rezistenei de msurat se obine aplicegea lui Ohm R = U/I. Deoarece se folosesc dou aparate de msurat, se pune problema poziionrii eciproce. Este posibil s se realizeze dou variante (fig. 5.1) care difer ntre ele prin poziia voltmetrua de ampermetru i sursa de alimentare. Cele dou montaje sunt aval i amonte.

    La montajul aval voltmetrul se conecteaz n urma ampermetrului fa de sursa de alimentare fig5.1.a.

    Deoarece voltmetrul este conectat n paralel cu Rx, tensiunea la bornele lor va fi aceeai : U=Ux .

    Conform legii I a lui Kirchhoff, n nodul de reea I = Iv+Ix .

    Conform legii lui Ohm :x

    x

    R

    UI

    La montajul amonte voltmetrul se conecteaz naintea ampermetrului fa de sursa de alimentare

    Deoarece ampermetrul este conectat n serie cu Rx, curentul care le strbate este acelai : I=Ix .

    Conform legii a II-a a lui Kirchhoff, n ochiul de reea U = UA+Ux .

    a

    RV

    Rx

    UK

    E

    AI

    V

    Rh Ix

    UxIV

    b

    rA

    Rx

    UK

    E

    AI

    V

    Rh Ix

    Ux

    UA

    Msurarea rezistenelor prin metoda ampermetrului i voltmetrului

    a varianta aval b varianta amonte

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    27/36

    Conform legii lui Ohm : UA=rAI

    Ambele montaje introduc o eroare sistematic de metod prin faptul c aparatele au rezistenproprii deci au un consum propriu de curent sau tensiune . Pentru ca erorile fcute n msurri s fie mai mici, trebuie ca la ambele montaje s se fac o corecie astfel : la montajul aval se va scdconsumul de curent al voltmetrului, iar la montajul amonte se va scdea cderea de tensiune ampermetru.

    Corecia la montajul aval :

    v

    vx

    xx

    R

    UI

    UIIU

    IUR

    Corecia la montajul amonte :A

    AA

    x

    x

    xr

    I

    U

    I

    Ir

    I

    U

    I

    UU

    I

    UR

    Concluzii: Pentru ca erorile fcute n msurri s fie ct mai mici, trebuie ca la montajul aval R ve ct mai mare (Rvrezistena intern a voltmetrului este de ordinul kiloohmilor- sute de kiloohmi), ia

    montajul amonte rAs fie ct mai mic (rA rezistena intern a ampermetrului este de ordinul ohmilo

    zeci de ohmi).

    Cu montajul aval se msoar rezistene mici de ordinul ohmilor, iar cu montajul amonte se msoaezistene mari de ordinul kiloohmilor.

    Msurarea rezistenelor electrice cu ohmmetrul

    Ohmmetrele sunt aparate cu ajutorul crora se msoardirect valoarea rezistenelor electrice.

    Principiul de funcionareconst n msurarea curentului ce strbate circuitul ohmmetrului i a cvaloare depinde de rezistena de msurat, conform legii lui Ohm : I=U/R, U=constant.

    Ohmmetrul are urmtoarele componente :

    - un miliampermetru magnetoelectric, mA

    - o surs de tensiune continu(baterie) E ntre 1,5 18 V

    - rezistoare pentru protecia instrumentului magnetoelectric i pentru schimbarea domeniilor msurare

    - borne pentru conectarea rezistenelor de msurare

    Dup modul n care este montat miliampermetrul, ohmmetrele pot fi aparate cu o singur funcanalogice sau digitale, sau pot face parte dintr-un multimetru.

    Ohmmetrul seriese caracterizeaz prin faptul c toate elementele sunt conectate n serie

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    28/36

    Schema ohmmetrului serie este reprezentat n figura 7.1. n care E este o baterie de curcontinuu 1,5 18 V cu rezistena ri , Rrezisten fix pentru

    limitarea curentului , R1rezisten variabil, mA miliampermetru magnetoelectric, cu rezistenaA, B bornele la care se monteaz rezistena de msurat R

    x.

    Funcionarea.La montarea unei rezistene Rx ntre bornele A B, intensitatea curentului n circu

    ohmmetrului va fi :x1ai

    RRRrr

    EI

    .

    Valorile extreme se vor obine pentru Rx=0 i Rx=. Pentru Rx=0, bornele A B sunt n scurtcircui=Imax. Pentru Rx= la borne nu este conectat nici o rezisten i I=0.

    Concluzii :

    - Scara gradat a ohmmetrului serie este invers i foarte neuniform

    - Citirea indicaiilor la ohmmetrul serie se face de la dreapta la stnga

    - Se folosete pentru msurarea rezistenelor mari.

    Reglarea ohmmetrelor serie.

    O problem deosebit pe care o prezint ohmmetrele este determinat de alimentarea lor debateriile chimice. Acestea cu timpul mbtrnesc (i mresc rezistena intern) , ceea ce duce la indiceronate. Pentru a evita nrutirea preciziei msurrii, nainte de utilizare este necesar s se reglendicaia corespunztoare pentru Rx=0, fcnd scurtcircuit ntre bornele A B. Indicaia corespunztoavalorii Rx= (bornele A B n gol) se regleaz cu ajutorul corectorului de zero al aparatului magnetoelectric

    Ohmmetrul derivaiese caracterizeaz prin faptul c miliamapermetrul este conectat n derivaie

    poriunea de circuit A B supus msurrii.

    mA

    riE

    R1R A

    Rx

    B

    ra

    KFig. 7.1. Ohmmetru serie

    Rx

    0I

    Imax0

    Fig. 7.2. Scara gradat a unui ohmmetru serie

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    29/36

    Schema aparatului este reprezentat n figura 7.3. n care : E este o baterie de curent continuu 1,58 V cu rezistena ri, Rrezisten fix pentru limitarea intensitii curentului, R1rezisten variabil, m

    miliampermetru magnetoelectric cu rezistena ra

    , A ,B bornele la care se monteaz rezistena msurat Rx , K ntreruptor, pentru ntreruperea circuitului cnd ohmmetrul nu funcioneaz penevitarea consumrii bateriei.

    Funcionarea

    Dup nchiderea ntreruptorului K la montarea unei rezistene la bornele A B, curentul debitat sursa E se distribuie prin miliampermetru i prin Rx. Pentru Rx=0 (bornele A B n scurtcircuit) I=0 iar penRx= (bornele A B n gol), I=Imax .

    Concluzii :

    - Scara ohmmetrului derivaie este normal dar rmne foarte neuniform

    - Citirea indicaiilor la ohmmetrul serie se face de la stnga la dreapta

    - Ohmmetrul derivaie msoar valori mici ale rezistenelor,comparabile cu ra

    Reglarea ohmmetrelor derivaie.

    i la ohmmetrul derivaie intervine problema mbtrnirii bateriilor chimice. De aceea, nainte olosire, este necesar reglarea ohmmetrului . Reglarea se face pentru Rx= (bornele A B n gol), variezistena R1 pn se obine indicaia corect. Indicaia corespunztoare valorii Rx=0 se regleaz

    corectorul de zero al aparatului magnetoelectric.

    A

    mAri

    E

    R1

    Rx

    R

    B

    ra

    K

    Fig. 7.3. Ohmmetru derivaie

    Rx

    0I

    Imax0

    Fig. 7.4. Scara gradat a unui ohmmetru derivaie

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    30/36

    Msurarea impedanelor

    Deoarece rezistena n curent continuu i impedana n curent alternativ au aceeai relaie definiie, metodele utilizate pentru msurarea rezistenelor n curent continuu se pot adapta i la msurarmpedanelor n curent alternativ cu urmtoarele observaii :

    - circuitele n curent alternativ vor fi alimenate de la o surs de frecven f

    - aparatele de msurat folosite trebuie astfel alese nct s funcioneze la frecvena f a sursei alimentare

    - elementele de circuit, fiind alimentate n curent alternativ, se vor comporta ca impedane

    Msurarea impedanelor prin metoda substituiei

    Metoda substituiei este cea mai simpl metod. Ea folosete montajul din figura 10.1., n care :

    G este un generator de curent alternativ de tensiune U i frecven f ; Aampermetru de curent alterantiv capabil s funcioneze la frecvena f ; Rerezisten variabil, etalonat (cutie de rezistene) ;Kcomutator cu dou poziii.

    Modul de lucruare dou etape ca i n curent continuu :

    ZxRe

    1

    ~

    A

    K

    G

    u, f 2

    f

    Msurarea impedanelor prin metoda substituiei

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    31/36

    I. se nchide comutatorul K pe poziia 1 i se citete pe ampermetrul A intensitatea I 1

    curentuluix

    1

    Z

    UI ;

    II. se trece comutatorul K pe poziia 2 i se regleaz rezistena variabil Re pn c

    ampermetrul va indica un curent I2 = I1 . n acest caze

    2

    R

    UI . Deoarece I2 = I1, rezult c

    = Re. Aceast metod permite msurarea global a impedanelor.

    Puni de curent alternativ pentru msurarea impedanelor

    Punile de curent alternativ, utilizate la msurarea impedanelor au aceeai schem de principiuacelai mod de funcionare ca i punile de curent continuu. Puntea de curent alternativ este alimentat a o surs de frecven f, elementele din braele sale se comport ca impedane, iar instrumentul indicade nul trebuie sfuncioneze la frecvena f a sursei.

    Condiiile de echilibru.

    Ca i la punile de curent continuu, cnd prin diagonala n care este montat instrumentul indicacurentul este zero ntre cele patru brae ale punii exist o relaie bine determinat, cunoscut sub numecondiia de echilibrui care este aceeai ca i la punile de curent continuu (produsul a dou brae opu

    este egal cu produsul celorlalte dou brae opuse, sau raportul a dou brae alturate este egal cu raporcelorlalte dou brae alturate).

    n curent alternativ, aceast condiie devine :

    4231 ZZZZ sau3

    4

    2

    1

    Z

    Z

    Z

    Z

    f

    G

    Z2

    IN

    u,f~

    Z1 Z4

    Z3

    Fig. 10.2. Punte de curent alternativ

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    32/36

    Fiecare impedan poate fi exprimat prin modulul su Z i prin defazajul pe care l introduce

    jeZZ Condiia de echilibru se poate scrie sub forma :

    4231 j

    4

    j

    2

    j

    3

    j

    1 eZeZeZeZ

    Acest lucru este echivalent cu dou relaii :

    - una referitoare la module : 4231 ZZZZ

    - una referitoare la faze :4231

    Cea de-a doua relaie arat c punile de curent alternativ nu pot avea orice configuraie.

    Dac ndou brae ale unei puni sunt numai rezistene n celelalte dou brae opuse trebuie s eactane de semne contrare (ntr-un bra inductan, n braul opus capacitate). Din aceast categorie f

    parte punile Maxwell i Hay.

    Dac n dou brae alturate ale unei puni sunt numai rezistene(de exemplu Z1 = R1i Z2 = R2)

    celelalte dou brae alturate trebuie s fie reactane de acelai fel (1= 2= 0 i 3= 4deci 3irebuie s aib acelai semn). Din aceast categorie fac parte punile Sauty i Nernst.

    Ca i la punile de curent continuu, dac se cunosc elemente din trei brae, se pot deduce cele dinpatrulea bra. Pentru calcule se utilizeaz de obicei exprimarea impedanelor sub forma numerecomplexe. n cazul cel mai general, fiecare impedan poate fi de forma Z = R + jXi condiia de echilidevine :

    R1 + jX1)(R3 + jX3) = (R2 + jX2)(R4 + jX4).

    Efectund nmulirile i separnd partea real de partea imaginar se obin dou relaii care exprimmpreun condiia de echilibru :

    24421331

    42423131

    XRXRXRXR

    XXRRXXRR

    Echilibrarea punii

    Pentru satisfacerea celor dou relaii de echilibru, la punile de curent alternativ sunt necesare do

    elemente de reglaj. Acestea pot fi rezistoare, bobine sau condensatoare variabile. Deoarece bobinvariabile de inductane cunoscute se realizeaz mai greu n practic, pentru echilibrarea punilor de curealternativ se prefer rezistoare i condensatoare variabile.

    Msurarea timpului, duratei i perioadei unui semnal

    Msurarea intervalelor de timp se poate realiza cunoscnd viteza de deplasare a spotuluimsurnd pe ecran lungimea segmentului care corespunde intervalului de timp considerat.

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    33/36

    Osciloscoapele moderne au baza de timp calibrate n ms/cm sau s/cm, adic se indic penecare poziie a comutatorului ce regleaz n trepte frecvena bazei de timp, timpul necesar pentru

    spotul s se deplaseze pe direcia orizontal cu un centimetru. Aceast calibrare este corect numai daeglajul fin al bazei de timp este la maxim.

    Msurarea duratei unui semnal

    Pentru msurarea duratei unui semnal acesta se aplic la intrarea Y a osciloscopului i se reglea

    amplificarea i baza de timp pn cnd se obine o oscilogram corect ncadrat n ecran.

    Se verific dac reglajul fin al bazei de timp este lamaxim. Apoi se msoar limea semnalului ecran, n centimetri, i se nmulete cu indicaia reglajului n trepte al bazei de timp, obinndu -se asdurata semnalului de msurat.

    Exemplu: n cazul oscilogramei din figura 2.1., dac reglajul n trepte al bazei de timp este pe poz

    ms/cm i limea impulsului este de 2,5cm, durata impulsului va fi ms5,2cm

    ms1cm5,2

    n mod analog se poate msura i durata unei pri din semnal, cum ar fi durata timpului de cretere a umpuls(timpul n care semnalul crete de la 10% la 90% din amplitudinea sa).

    Msurarea perioadei unui semnal

    Pentru msurarea perioadei, este necesar ca baza de timp s fie astfel reglat nct oscilograma

    conin cel puin dou perioade succesive ale semnalului. n acest caz, dac relajul fin al bazei de timp esa maxim, se msoar pe ecran n centimetri distana ntre dou treceri succesive ale semnalului paceeai valoare i cu acelai sens de variaie, i se nmulete cu indicaia reglajului n trepte al baz ei mp. n acest fel se obine direct perioada semnalului.

    T

    Fig. 2.1. Msurarea duratei unui semnal cu oscilosopul

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    34/36

    Msurarea frecvenei i defazajului

    Frecvena se poate msura cu osciloscopul catodic, msurnd perioada semnalului ca la puncprecedent i apoi calculnd frecvena cu relaia :

    T

    1f . Aceast metod nu asigur ns o precizie bun.

    Metoda figurilor lui Lissajous

    Figurile lui Lissajous se pot obine pe ecranul osciloscopului catodic dac se aplic ambelor perede plci de deflexie tensiuni sinusoidale.

    Modul de lucru. Pentru msurarea frecvenei fya unui semnal, acesta se aplic unei perechi de plci deflexie a osciloscopului, iar la cealalt pereche de plci de deflexie se aplic un semnal de la un generade frecven variabil i cunoscut fx(fig. 3.1.). Se variaz frecvena fxpn cnd pe ecran se obine udintre figurile lui Lissajous. Pentru a determina raportul corespunztor figurii obinute pe ecran, ntersecteaz figura cu dou drepte, una orizontal xi una vertical yi se numr punctele de intersecale figurii cu cele dou drepte.

    T

    T

    Fig. 2.2. Msurarea perioadei unui semnal cu osciloscopul

    Uxfx

    Uy; fy

    Fig. 3.1. Msurarea frecvenelor cu figurile lui Lissajous

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    35/36

    Pentru orice figur a lui Lissajous raportul ntre numrul de intersecii n x cu dreapta orizontalnumrul de intersecii nycu dreapta vertical este egal cu raportul ntre frecvena semnalului aplicat plc

    y i frecvena semnalului aplicat plcilor x :x

    y

    y

    x

    f

    f

    n

    n

    Cunoscnd raportul corespunztor figurii obinute pe ecran i frecvena fx , se poate determina frecvenaolosind relaia de mai sus. De obicei se variaz fxpn cnd se obin figurile corespunztoare egalit

    celor dou frecvene.

    Msurarea defazajelor

    Figurile lui Lissajous depind de raportul frecvenelor a dou oscilaii sinusoidale dar i de defazadintre ele.

    x

    y

    nx=2ny=3

    Fig. 3.2. Determinarea frecvenei necunoscute

    Fig. 3.3. Figurile lui Lissajous

  • 7/30/2019 Masurari in Telecomunicatii

    36/36

    Pentru determinarea defazajului dintre dou semnale de aceeai frecven, acestea se aplic celor do

    perechi de plci de deflexie ale osciloscopului. n acest caz :

    tsinUu

    tsinUu

    m

    m

    Yy

    Xx

    Deviaiile obinute pe ecran fiind n fiecare moment proporionale cu tensiunile aplicate, vor varia duexpresiile :

    tsinYy

    tsinXxunde X i Y sunt deviaiile maxime.

    Pe ecran apare o figur de forma unei elipse, care pentru = 0 i = ajunge la forma unei lnclinate, iar pentru = /2 i = 3/2 devine un cerc (fig. 3.3.). n cazul general, dac elipsa este b

    centrat pe ecran (fig. 4.1.) defazajul se poate determina prin raportul ntre deviaia maxim pe verticalai deviaia y corespunztoare punctului n care elipsa intersecteaz axa vertical a ecranului.

    n acest punct x=0, deci sint = 0; t = 0 i y=Ysin. Din aceast relaie se deduce :Y

    ysin

    cazul n care se dispune de un osciloscop cu dou canale (cu comutator electronic), msurarea defazajudintre dou semnale se poate face comod vizualiznd simultan cele dou semnale.

    x

    y

    X

    x

    Y

    y

    Fig. 3.4. Msurarea defazajelor