close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лаба 1

код для вставкиСкачать

Лабораторная работа №1
ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
С ПОМОЩЬЮ ОСЦИЛЛОГРАФА
Цель работы: изучить принцип действия и получить практические навыки работы с электронно-лучевым осциллографом, измерить параметры синусоидального и импульсного сигнала, провести компьютерную обработку полученных результатов.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Электронно-лучевым осциллографом (ЭЛО) называется измерительный прибор, предназначенный для визуального наблюдения формы электрических сигналов и измерения их параметров с помощью электронно-лучевой трубки.
ЭЛО ( наиболее распространенные измерительные приборы. Их широкое распространение объясняется рядом достоинств:
* широкой полосой рабочих частот,
* высокой чувствительностью,
* большим входным сопротивлением,
* универсальностью по видам измерений.
К недостаткам осциллографа можно отнести сравнительно низкую точность измерений.
Рассмотрим устройство и работу осциллографа С1-73. Осциллограф универсальный С1-73 предназначен для изучения электрических сигналов в диапазоне частот 0....5 Мгц путем визуального наблюдения и измерения их амплитуд в диапазоне 0,02 ...120 В и с выносным делителем 1:10 до 350 В, а также временных интервалов в диапазоне 0,210-6 ...0,5 с.
Основные блоки осциллографа
Осциллограф С1-73 (рис. 1) состоит из:
* электронно-лучевой трубки (ЭЛТ),
* канала вертикального отклонения,
* канала горизонтального отклонения, * источника питания,
* калибратора амплитуды и длительности.
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) ( основной узел осциллографа, который образует исследуемый сигнал в видимое перемещение светового пятна на экране.
Электронный прожектор (катод косвенного канала) создает пучок электронов, которые летят к экрану под действием сильного электрического поля между катодом К и анодом А и вызывают его флуоресценцию (свечение). Катод Е окружен модулирующим электродом М, который концентрирует луч к оси трубки и регулирует его интенсивность (ручка "Яркость"). Затем электронный пучок сжимается в тонкий луч при помощи фокусирующей системы (ручка "Фокус") и пролетает между пластинами вертикального отклонения Y и пластинками горизонтального отклонения X, и, если между ними есть разность потенциалов (Uy, Ux), луч отклоняется по оси X или оси Y.
Основной характеристикой ЭЛТ является чувствительность S ЭЛТ ( отношение отклонения луча на экране трубки h к величине напряжения U, вызвавшего это отклонение:
S ЭЛТ = h / U мм/Вилидел/В.(1)
Если S ЭЛТ ( чувствительность ЭЛТ по каналу x, то hx ( отклонение луча на экране в горизонтальном направлении, Ux ( напряжение, приложенное к пластинам горизонтального отклонения. Аналогично и для Sy ЭЛТ ( чувствительности ЭЛТ по каналу Y.
Чувствительность зависит от геометрических размеров отклоняющих пластин X или Y и анодного напряжения Ua и равна (0,1 ...0,4 мм/В).
Канал вертикального отклонения Y (канал сигнала) служит для преобразования напряжения исследуемого сигнала Uy, подаваемого на вход, в соответствующее ему вертикальное отклонение луча hy .Он состоит из (рис. 1) входного устройства, усилителя y вертикального отклонения (ручка " V/дел" и "Усиление") и отклоняющих пластин ЭЛТ.
На выходе усилителя Y создается напряжение Uy (подаваемое на пластины Y ЭЛТ), пропорциональное входному сигналу Uy и измеряемое в широком диапазоне (с помощью ручки " V/дел" и "Усиление"). Это обеспечивает сравнительно высокую чувствительность канала Y-Sy при сравнительно низкой чувствительности ЭЛТ ( Sy ЭЛТ.
Тогда чувствительность канала Y-Sy ( отношение напряжения подаваемого на вход Y-Uy отклонению луча hy на вход Y-Uy к отклонению луча hy на экране ЭЛТ:
Sy = hy / Uyдел/В.(2)
Величина, обратная чувствительности ( коэффициент отклонения канала V-Ky, устанавливается переключателем " V/дел" и соответствует величине, указываемой этим переключателем
Ky = Uy / hyВ / дел.(3)
Канал горизонтального отклонения X (канал развертки и синхронизации) состоит их входного устройства, усилителя горизонтального отклонения (ручка " Длит."), генератора развертки, канала синхронизации (ручки "Синхронизация", "Уровень").
Генератор развертки вырабатывает линейно изменяющееся во времени напряжение Ux = kt, которое через усилитель X поступает на платины X ЭЛТ в виде Ux и вызывает развертку исследуемого напряжения Uy во времени.
Калибратор амплитуды и длительности (гнезда " 1В 1 кГц") предназначен для калибровки чувствительности Sy канала Y путем подачи стандартного переменного напряжения амплитуды 1В на вход Y (калибровка амплитуды) и длительности развертки путем подачи импульсов напряжения со стандартной частотой 1 кГц на регулятор ЭЛТ.
Осциллограф С1-73 может работать:
1. В режиме развертки, когда исследуемое напряжение Uy, подаваемое на вход Y, отображается на экране ЭЛТ в виде функции времени Uy(t) (переключатель "Развертка" в положение "").
2. В режиме выключенной развертки, когда исследуемое напряжение Uy, подаваемое на вход Y, отображается на экране (переключатель "Разверт." в положение " X") ЭЛТ виде функции напряжения Ux.
1. Работа осциллографа в режиме развертки
Рассмотрим работу осциллографа в режиме развертки. Линейно изменяющееся напряжение Ux = kt генератора развертки, усиленное усилителем X-Ux и поданное на пластины горизонтального отклонения X, смещает электронный луч по экрану ЭЛТ слева направо с постоянной скоростью, высвечивая на его экране траекторию (рис. 2).
Пусть на вход Y подается исследуемое напряжение Uy(t), напряжение генератора развертки равно нулю. Тогда на экране ЭЛТ изобразится вертикальная линия, длина которой пропорциональна напряжению Uy(t). Если сигнал Uy(t) действует одновременно с напряжением Ux = kt, то в результате сложения сигналов Uy(t) и Ux(t) на экране будет наблюдаться развертка исследуемого напряжения во времени (рис. 2).
Для получения устойчивой неподвижной осциллограммы необходимо синхронизировать напряжение исследуемого сигнала Uy(t) с напряжением генератора развертки Ux. Для этого необходимо при помощи ручки "Длит." подстроить частоту генератора развертки f так, чтобы выполнялось соотношение (а также ручек "Синхронизация", "Уровень")
Гц,(4)
где fy ( частота исследуемого сигнала Uy (t), n ( целое число.
Тогда на экране ЭЛТ наблюдается n периодов исследуемого напряжения.
Р и с. 2
Характеристики исследуемого сигнала находятся:
Umy = LyKyВ,(5)
где Umy ( амплитуда синусоидального напряжения,
Ly ( длина линии, соответствующая амплитуде осциллограммы, дел. (рис. 3);
Ky ( коэффициент усиления В/дел., переключатель " V/дел.";
Период синусоидального напряжения T:
T = LxKx,,(6)
где Lx ( длина линии, соответствующая периоду осциллограммы, дел. (рис. 3); Kx ( коэффициент развертки с/дел. переключатель " Длит.".
Р и с. 3
2. Работа осциллографа в режиме выключенной развертки
В режиме выключенной развертки на вход канала Y можно подавать напряжение Uy(t) частоты fy, на вход канала X (гнезда " X") напряжение Ux(t) частоты fx (рис. 4).
Если отношение частот fy / fx ( кратное, то на экране ЭЛТ получается замкнутые фигуры Лиссажу (рис. 4, а), по которым можно находить частоту неизвестного сигнала, зная частоту известного.
Пусть частота fy неизвестна. Тогда через фигуру Лиссажу проводим две перпендикулярные линии (выбираем максимальное число точек пересечения с фигурой). И тогда отношения частот сигналов fy / fx будут обратно пропорциональны числу точек пересечения nx / ny (рис. 4, 5):
fy / fx = nx / ny ,(7)
где nx ( число точек пересечения по прямой x;
ny ( число точек пересечения по прямой y.
Основные виды фигур Лиссажу в зависимости от соотношения Nx/Ny:
2:32:11:1
1:21:33:1
,,.
Р и с. 4, б
При fy = fx на экране ЭЛТ появится эллипс (рис. 5) по параметрам которого можно определить сдвиг фаз  между Ux и Uy.
,(8)
где A, B, x, y ( отрезки на осциллограмме дел..
Результаты измерений:
Чувствительность рассчитывается по формуле: [дел/В]
1. Ly=2Uy=0.661ВSy=1.069[дел/В]
2. Ly=3Uy=1.113ВSy=0.953[дел/В]
При одновременной подаче сигнала на вход"x" и на вход"y" получили рисунок, который пересекал ось"x" -10 раз, а ось"y" -2 раза. В итоге, зная частоту сигнала, который подавался на вход"y" рассчитаем частоту, которая подавалась на вход"x".
1:5
Fy=21Hz→Fx=105Hz
Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы был изучен принцип действия и получены практические навыки работы с электронно-лучевым осциллографом, измерены параметры синусоидального и импульсного сигнала. Исследована работа прибора в режимах включенной и выключенной развертки, а также получены численные результаты на практике; наблюдались фигуры Лиссажу при различных параметрах.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
12
Размер файла
502 Кб
Теги
лаба
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа