Ústav fyzikální elektroniky PřF MU
Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory
Pracovní list
Úloha 4: Automatizace měření
Jméno: Naměřeno:
Skupina: Otestováno:
Reprezentace čísel v počítači
1. Najděte ekvivalenty čísel v dvojkové či desítkové soustavě.
25510 11012 204810
Výpočty:
2. Jaké největší celé kladné číslo lze uložit do 1 bajtu? (bajt, B, je složen z osmi bitů). Předpokládá
se, že nejmenší hodnotou je nula. Zdůvodnění: .
Digitálně-analogový převodník
1. Určete číselný rozsah osmibitového a šestnáctibitového D/A převodníku. Víte přitom, že do
převodníku je možné zadávat pouze celá nezáporná čísla.
osmibitový převodník šestnáctibitový převodník
Zdůvodnění:
2. Zadávejte do převodníku MDAC08 taková čísla, aby svítily
a) všechny diody , b) třetí dioda zleva , c) všechny liché diody ,
1
d) žádná dioda .
Zdůvodnění:
3. Určete reálný napěťový rozsah, kvantovací krok a rozlišovací schopnost D/A převodníku. Porovnejte
šestnáctibitový modul USB-9263 a osmibitový převodník MDAC-08. Z naměřených závislostí
stanovte chybu nuly a chybu zesílení.
MDAC-08 USB-9263
U0
Um
Uq
U1 − U0
δ0
δm
Výpočty, případně graf vytvořený v programu QtiPlot:
4. Nastavte na převodníku USB-9263 napětí 3,2 V. Potřebné číslo předem odhadněte výpočtem.
vypočtené číslo naměřené napětí
Výpočet:
2
Počítačová analýza a syntéza zvuku
1. Studujte frekvenční spektra různých zdrojů zvuku (ladičky, lidského hlasu, . . . ). Z grafu odečtěte
na ose y hodnoty několika prvních frekvencí (koeficienty Fourierovy řady).
Ladička má průběh, základní frekvence je . Průběh a frekvenční spektrum
samohlásek je
2. S pomocí stanovených koeficientů syntetizujte tento zvuk. Syntetizovaný zvuk se originálu
podobá nepodobá.
3. Ověřte, že platí Ohmův akustický zákon. Na počátečních fázích jednotlivých harmonických složek
výsledný zvuk
závisí nezávisí.
Matematické kyvadlo
1. Zaznamenejte pomocí optické závory kmitání kyvadla. Zakrývání závory kyvadlem se projevuje
pravoúhlými pulzy. Jaká vzdálenost v grafu na ose x odpovídá periodě kmitání?
2. Naměřte několikrát vzdálenost 5 – 10 period. Určete periodu kmitání ¯T = .
3. Pravítkem změřte vícekrát délku závěsu. Stanovte ¯l = .
4. Určete tíhové zrychlení, odhadněte jeho chybu. ¯g =
Úvahy a výpočty:
Těleso na pružině
1. Stanovte hmotnost tělesa na pružině ¯m = a tuhost pružiny ¯k = .
2. Vypočtěte periodu kmitání ze vztahu pro úhlovou frekvenci Tteor = .
3. Pomocí modulu siloměr zaznamenejte kmitání oscilátoru. Ze záznamu síly určete jeho periodu
Tmer = .
3
Úvahy a výpočty:
Zvuk ladičky
1. Otestujte vliv vzorkovací frekvence na kvalitu záznamu harmonického signálu ladičky. V systému
ISES zvolte hodnoty vzorkovacích frekvencí 44 Hz, 400 Hz, 440 Hz, 10 kHz.
2. Zaznamenejte zvuk ladičky. Jaký má zvukový signál průběh? Určete jeho periodu a frekvenci.
Odpovídá frekvence komornímu a (a’=440 Hz)?
průběh je ¯T = f = .
3. Jakou vzorkovací frekvenci byste použili pro záznam koncertu? A pro záznam lidské
řeči? Frekvence sykavek je 8 – 10 kHz.
Dvě ladičky, rázy
1. Pozměňte frekvenci ladičky. Na jaké frekvenci nyní kmitá? fzmenena = .
2. Rozezvučte zároveň dvě ladičky, jednu s pozměněnou frekvencí. Kterou ladičku je lepší rozezvučet
jako první?
změněnou nezměněnou, protože
3. Frekvence rázů je frazu = . Rozdíl frekvencí je ∆f = .
4