ИИТ МУ ЛР. ИИТ МУ ЛР (1). Методические указания по лаборатоным работам иркутск 2008г. Лаборатоная работа и1

• Название: Методические указания по лаборатоным работам иркутск 2008г. Лаборатоная работа и1
• Анкор: ИИТ МУ ЛР
• Дата: 22.05.2023
• Размер: 3.95 Mb.
• Имя файла: ИИТ МУ ЛР (1).doc
• Тип: Методические указания; #1149411
• страница: 10 из 10

Таблица 7

Наименование измеряемого параметра	Порядковый номер декады i
	1	2	3	4	5
Сопротивление катушки i-ой декады Ri, Ом	0,1	1,0	10	100	1000
Относительная погрешность катушки i-ой декады i, %	1,0	0,1	0,05	0,02	0,02

3. 
   Относительная погрешность измерения для двойного моста определяется выражением:
   

_R = R/R + R2/R2,

причем погрешностью образцового сопротивления R_Nздесь пре­небрегают. Значение R2/R2 равно 0,012%, а величина R опре­деляется по методике предыдущего пункта.

Контрольные вопросы

1. 
   Почему схема применяется для измерения больших сопро­тивлений?
   
2. 
   Почему схема применяется для измерения малых сопротив­лений?
   

3. Привести схему одинарного моста, записать уравнение рав­новесия.

4. Почему при измерении малых сопротивлений одинарный мост дает большие погрешности?

5. Привести схему двойного моста, записать условие равно­весия.

6. Как в схеме двойного моста исключается влияние сопротив­лений соединительных проводов и контактов?

7. Равенство каких сопротивлений должно выполняться в схеме двойного моста?

8. Объяснить принцип действия и устройство мегоммера.

9. Чем определяются погрешности измерений в каждом методе?


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА И-10

ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ

Цель работы - ознакомление с принципом действия, устройством и основными характеристиками электронного осциллографа; проведе­ние с помощью осциллографа практических измерений.

Оборудование и принадлежности: электронный осциллограф, звуковой генератор, вольтметр, магазин сопротивлений, конденса­торы.
1. Основные понятия

Электронный осциллограф является прибором, позволяющим производить измерение и регистрацию быстро изменяющихся во времени электрических величин. Он предназначен для прямых измерений напряжения путем наблюдения и фотографирования зависимости иссле­дуемого напряжения от времени. Основное его отличие от других измерительных приборов заключается в том, что измеряемое быстро изменяющееся напряжение преобразуется в видимое на экране изо­бражение.

В состав осциллографа (рис.) входят следующие основные блоки: электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), входной делитель напря­жения (ВДН), усилитель вертикального отклонения (УВО), усилитель горизонтального отклонения (УГО), блок синхронизации (БС).







Электронно-лучевая трубка представляет собой стеклянный вакуумный баллон (рис.), внут­ри которого расположены электрон­ная пушка и отклоняющая система. Передняя торцевая часть трубки является экраном.

Электронная пушка состоит из катода Ккосвенного накала, нагревателя Н, модулятора С и двух анодов А1 и А2. Электрон­ная пушка создает поток электронов и формирует его таким образом, чтобы на экране он сходился в точку. Поток электронов ими­тируется катодом К с нагревателем Н. Электрод С, располо­женный вблизи катода, регулирует ток электронного луча и яркость светового пятна на экране путем подачи отрицательного относи­тельно катода потенциала. Первоначальное ускорение и фокусиров­ка электронного пучка происходит под влиянием электрического поля фокусирующего анода А1. Окончательное ускорение электронов производится ускоряющим анодом А2. В пространстве вне электронной пушки постоянное электрическое поле отсутствует и электроны движутся по инерции. Поле устраняется тем, что на бо­ковые стенки трубки наносится проводящее покрытие (аквадаг), электрически соединенное со вторым анодом.

Отклоняющая система составлена двумя парами отклоняющих пластин: вертикального отклонения Y1, Y2. и горизонтального отклонения Х1, Х2. Наличие двух пар пластин позволяет управ­лять лучом в двух взаимно перпендикулярных направлениях и уста­навливать световое пятно в любой точке экрана. Внутренняя сторо­на экрана покрыта люминофором, который светится при бомбардиров­ке его электронным пучком.

При подаче постоянного напряжения U на пластины световое пятно смещается на расстояние h на экране. Величина S=h/U называется чувствительностью трубки по данной паре (X или У) пластин.

Усилители УВО и делитель ВДН служат для расширения диапазо­на измеряемых осциллографом напряжений. Пилообразное напряжение блока развертки поступает на X пластины и используется для сме­щения светового пятна по горизонтали с постоянной скоростью. Чтобы при следующем прямом ходе развертки изображение периоди­ческого сигнала совпало с предыдущим изображением и в итоге на экране получалась неподвижная картина зависимости исследуемого напряжения от времени, блок синхронизации запускает блок развертки в определенной фазе исследуемого сигнала.

В лабораторной работе использован электронный осциллограф С1-101 со следующими характеристиками:

полоса пропускания обоих усилителей от 0 до 20 кГц;

входное сопротивление усилителей не менее 300 кОм;

максимальная чувствительность по входам около 0,1 мм/мВ;

диапазон длительности развертки от 0,001 до 100 с;

нелинейность развертки не более 5%;

погрешность измерения амплитуды не превышает 10%;

калибрационные метки для измерения длительности устанавли­ваются с погрешностью не более 5%.
В осциллографе имеется устройство калибровки по амплитуде, вырабатывающее трапецеидальные импульсы амплитудой 1 В.

Осциллограф включается тумблером СЕТЬ. После прогреве в течение двух минут ручками ЯРКОСТЬ и ФОКУС регулируются яркость и размеры светового пятна на экране. Устанавливаются час­тота развертки, вид синхронизации и требуемое усиление каналов.
2. Методика и техника эксперимента

Определение чувствительности осциллографа и измерение амплитуд и длительностей сигналов.

Измерение сдвига фаз между током и напряжением в RC цепи.

Проведение контрольных измерений частоты звукового генера­тора сравнением с частотой сетевого напряжения.
3. Порядок выполнения работы

Измерение амплитуд и длитель­ности сигналов

1. 
   С
   обрать схему (рис.). Синусоидальное напряжение 6 В подать на вход "Y" осциллографа N. Переключатель ОСЛАБЛЕНИЕ Уустановить в положение 1:10. После проверки схемы преподавате­лем включить питание. Установить на экране неподвижное изображе­ние входного сигнала.
   

2. 
   Отключить сигнал от осциллографа и уста­новить на осциллографе переключатель ОСЛАБЛЕНИЕ У в положение 1:1, а левый верхний пере­ключатель - в положе­ние К. Ручкой УСИЛЕНИЕ У установить величину контрольного сигнала, равную 50 мм по масштабной сетке (расстояние между линиями соот­ветствует 1 В). При этом чувствительность S = 50 мм/В.
   
3. 
   Левый верхний переключатель осциллографа установить в положение ВЫК, переключатель ОСЛАБЛЕНИЕ У - в положение 1:10 и вновь подключить исследуемый сигнал. Измерить его двойную ампли­туду 2hm, найти действующее значение напряжения U и данные вместе с показаниями вольтметра Uv занести в табл.1.
   

Таблица 1

Uv, В	Uv, В	2hm, мм	U, В	U, В	1, мкс	1, мкс	2, мкс	2, мкс

4. 
   Включить метки с интервалом 0,001 с и измерить длитель­ность ₁ от момента перехода напряжения через нуль до максимума и длительность спада ₂ от максимума до перехода через нуль.
   
5. 
   Подключить несинусоидальный сигнал и повторить пп. 1-4.
   
6. 
   Исходя из характеристик осциллографа и вольтметра опре­делить допускаемые абсолютные погрешности U и Uvи сделать вывод о существенности или несущественности различий U и Uv. Определить допускаемые абсолютные погрешности времени ₁ и ₂.
   

Измерение сдвига фаз между то­ком и напряжением в цепи

1. Собрать схему (рис.). Развертку осциллографа выклю­чить. После проверки схемы преподавателем включить питание и убедиться в наличии на экране эллипса.

3. 
   Изменяя частоту звукового генератора Г, получить на экране несколько эллипсов. В табл. 2 занести показания, соответ­ствующие рис.
   

Таблица 2

Номер опыта	Данные измерений				Расчетные данные
	L,мм	Н, мм	С, мм	D, мм	L/Н	D/С	Sin	

Рассчитать величину фазового сдвига, имея в виду, что урав­нения подаваемых напряжений:

Uх = U_хmsint, Uy = U_ymsin(t+)

являются уравнениями эллипса в параметрической форме, при кото­рых для изображения на экране:

sin = D/С = L/Н.

3. При дополнительном указании преподавателя оценить до­пустимую относительную погрешность косвенного измерения sinориентируясь в основном на погрешности измерения линейных разме­ров на экране.
Контрольные измерения частоты звукового генератора

1. Собрать схему (рис.). После проверки схемы препода­вателем включить питание приборов при отключенной развертке ос­циллографа и убедиться в наличии на экране изображения (фигура Лиссажу).

3. 
   Изменяя частоту звукового генератора Г в пределах от 20 до 250 Гц, получить несколько неподвижных фигур Лиссажу (рис.). Зарисовать их в табл. 3 и занести в нее все данные.
   

Таблица 3

fy,Гц	Вид фигуры	mх	my	my/mх	fх,Гц	F3Г,Гц	,%

Определение частоты напряжения звукового генератора произ­водится на основе соотношения:

m_х/m_y = f_y/f_х,

где m_х - число пересечений фигуры осью х; m_y- число пересечений осью y; F_3Г - отсчет по шкале звукового генератора.

Приняв частоту сети за образцовую, вычислить относительную погрешность установки частоты генератора:

 = F_3Г - f_х/f_х.

Для измерения частоты на частотах более 200-300 Гц лучше применять круговую развертку. Для получения ее собрать схему (рис.), подав на входа X, Y напряжения, отстоящие друг от друга по фазе на угол 90°. При равенстве амплитуд смещения луча до осям Х и Y луч описывает окружность за период сетевого на­пряжения, т.е. за 20 мс. Напряжение более высокой частоты подво­дится к модулятору осциллографа и меняет яркость пятна. На экра­не будет виден ряд светящихся дуг, разделенных темными промежут­ками. При неподвижной картине частота напряжения, подаваемого на модулятор:

f_U = f₀n,

где n - число дуг; f₀=50 - частота сети, Гц.

4. После проверки схемы преподавателем включить питание приборов. Развертку осциллографа выключить.

Изменением частоты генератора установить несколько непод­вижных картин и данные занести в табл.4.

Считая, что частота сети выдержана достаточно точно, по данным табл. 3 и 4 сделать вывод о правильности градуировки звукового генератора. Допустимое отклонение частоты для генератора Г3-1 составляет 2%.

Таблица 4

f0,Гц	n	fU,Гц	fГ,Гц	= (fГ-fU)/fU, %

Контрольные вопросы

1. Объяснить устройство электронно-лучевой трубки, осцил­лографа в целом и принцип его работы.

2. Для чего нужен блок развертки и схема синхронизации? Как получается неподвижное изображение периодического сигнала на экране?

3. Объяснить назначение ручек на панели осциллографа.

4. Чем отличаются друг от друга непрерывная, ждущая и одно­кратная развертки?

5. Как с помощью осциллографа можно измерить напряжение, интервал времени, частоту, сдвиг фаз двух напряжений?