лое. Лое. Методические указания по проведению практических занятий по метрологии и измерительной технике для студентов всех специальностей очной формы обучения

• Название: Методические указания по проведению практических занятий по метрологии и измерительной технике для студентов всех специальностей очной формы обучения
• Дата: 19.04.2023
• Размер: 1.9 Mb.
• Имя файла: Лое.doc
• Тип: Методические указания; #1074351
• страница: 11 из 12

Задача № 4.18

Изобразить осциллограмму, которая будет получена на экране осциллографа, если на вход Y подается исследуемое синусоидальное напряжение с периодом Т_y= 4 мс, на вход X  линейное развертывающее напряжение с периодом Т_р= 4 мс. Время прямого хода луча t_пр = 3 мс, время обратного хода луча t_обр= 1мс. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) осциллографа во время обратного хода луча не запирается.
Решение:

Для построения изображения на экране осциллографа изобразим эпюры напряжений, подаваемых на отклоняющие пластины X и Y ЭЛТ, в одном временном масштабе во взаимно-перпендикулярных осях (т.к. исследуемый сигнал U_Y отклоняет луч по вертикали  по оси Y, а напряжение развертки U_р отклоняет луч по горизонтали  по оси X). Эпюры а) и б) приведены на рисунке.


Учитывая, что положение луча на экране (эпюра в на рисунке) определяется величиной напряжений, подаваемых на отклоняющие пластины X и Y ЭЛТ в один и тот же момент времени, построим получаемое изображение по точкам.

При t = 0 луч находится в точке 0 экрана. При t = 1 мс луч находится в точке пересечения вертикалей и горизонталей, соответствующих значениям U_Y и U_р (точка 1), при t = 2 мс  в точке 2, при t = 3 мс  в точке 3. При этом луч двигается слева направо и повторяет форму исследуемого напряжения U_Y. Т.к. в промежуток времени от t = 3 мс до t = 4 мс выполняется обратный ход луча (напряжение U_руменьшается от U_{р max} до 0), то луч будет в это время двигаться справа налево, повторяя форму напряжения U_Y. ЭЛТ не запирается и обратный ход луча будет полностью виден на экране. Процесс развертки непрерывен, исследуемое напряжение U_Y тоже непрерывно, и луч будет продолжать свое движение, повторяя изображение на экране (точки 4, 5, 6, 7, 8) и т.д.

Аналогично можно построить осциллограмму при любых видах сигналов, подаваемых на отклоняющие пластины Xи Y ЭЛТ осциллографа. Или по известной осциллограмме и одному из сигналов определить форму другого входного сигнала.
Задача № 4.19

На отклоняющие пластины Xи YЭЛТ осциллографа поданы синусоидальные напряжения с периодом T = 4 мс, сдвинутые относительно друг друга на 90 (эпюры а и б на рисунке).


На экране осциллографа получена осциллограмма, представленная эпюрой в) на рисунке. Изобразить в том же, что и U_Y, временном масштабе форму сигнала U_Z, поданного на вход Zосциллографа. Считать, что сигнал на входе Zимеет прямоугольную форму, и что при положительном напряжении на входе Zизображение фигуры на экране ярко светится, а при отрицательном напряжении – ЭЛТ полностью запирается.
Решение:

Известно, что напряжение, подаваемое на Z вход осциллографа, управляет яркостью луча. Так как полученная осциллограмма представляет собой прерывистое изображение, то напряжение U_Z либо включает, либо выключает луч осциллографа. По осциллограмме видно, что в промежуток времени от 0 до 0,5 мс луч включен (яркое изображение на осциллограмме), т. е. напряжение U_Z на модуляторе ЭЛТ положительно. В интервале времени от 0,5 до 1 мс луч выключен  напряжение U_Z отрицательно (конкретные уровни включающего и выключающего луч напряжения U_Z определяются режимами питания используемой ЭЛТ). При времени t в пределах от 1 до 1,5 мс луч опять включен и т.д.

В результате, напряжение U_Z изображено на рисунке эпюрой г). Оно представляет собой симметричное прямоугольное импульсное напряжение с периодом T_z = 1 мс.
4.4.3. Задачи для самостоятельного решения
1. Изобразить в одинаковом масштабе времени кривые исследуемого синусоидального напряжения и напряжения периодической линейной развертки (при реальной форме развертывающего напряжения), если на экране осциллографа получена осциллограмма, представленная на рисунке.



2. Электронным осциллографом исследуется импульсный сигнал. Известно, что время нарастания переходной характеристики канала Y - _нy = 0,01 мкс, длительность фронта импульса на входе осциллографа _ф = 0,03 мкс. Определить верхнюю частоту полосы пропускания - f_вy канала вертикального отклонения и относительную погрешность измерения фронта импульса этим осциллографом - _ф.
3. Изобразить осциллограмму, полученную на экране осциллографа, если исследуемое синусоидальное напряжение U_Y и напряжение периодической линейной развертки U_римеют вид, представленный на рисунке:


4. При измерении параметров импульсного сигнала длительность фронта, измеренная по изображению на экране составила величину - _{ф осц} = 31 нс. Известно, что верхняя частота полосы пропускания осциллографа f_вy=35 МГц.

Определить длительность фронта импульса на входе осциллографа _ф (устранить систематическую погрешность измерения).
5. Изобразить осциллограмму, которая будет получена на экране осциллографа, если на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ подать периодические напряжения, форма которых представлена на рисунке:


U_Y

U_X





6. Определить период и частоту сигнала синусоидальной формы, если отклонение луча по горизонтали - l_X , соответствующее периоду, равно пяти делениям масштабной сетки, значение коэффициента развертки , а значение множителя развертки - М_р = 0,1.
7. Определить действующее значение напряжения синусоидальной формы на входе Y, если по изображению на экране осциллографа отклонение луча по вертикали - l_Y, соответствующее размаху напряжения, равно 4 делениям масштабной сетки, значение коэффициента отклонения - К_y = 0,1 В/дел, а значение множителя коэффициента отклонения - М_y = 10.
8. При подаче на вход Y осциллографа исследуемого треугольного напряжения и подключении ко входу Z образцового калибровочного напряжения с периодом Т_z = 2 мс на экране получено изображение, показанное на рисунке:



Определить период исследуемого напряжения, поданного на вход Y.

9. Амплитудному значению исследуемого напряжения соответствует на экране осциллографа отрезок длиной 4,5 деления масштабной сетки. Для калибровки канала вертикального отклонения на вход Y осциллографа подано синусоидальное напряжение с действующим значением U = 10 В. Чему равна амплитуда исследуемого напряжения, если двойной амплитуде калибровочного напряжения соответствует отрезок длиной в 5 делений масштабной сетки?
10. Определить длительность и частоту следования импульсов экспоненциальной формы, если изображение сигнала на экране осциллографа имеет следующий вид:



Коэффициент развертки , а множитель развертки
Мр = 0,1.

Примечание. Согласно общепринятой методике длительность импульса измеряется на уровне 0,5 своего установившегося значения.

11. При измерении частоты синусоидального напряжения методом фигур Лиссажу напряжение неизвестной частоты f_x было подано на отклоняющие пластины Y ЭЛТ осциллографа, а напряжение образцовый частоты f₀ = 100 Гц - на отклоняющие пластины X . На экране осциллографа возникла фигура в виде наклонного отрезка прямой (см. рисунок).

Чему равна неизвестная частота f_x?

12. Определить частоту f_x исследуемого сигнала, поданного на вход Х, если в режиме синусоидальной развертки на экране наблюдается неподвижное изображение фигуры Лиссажу следующего вида :



Напряжение известной частоты f₀ = 1500 Гц подано на вход Yосциллографа.

13. При измерении частоты методом круговой развертки на экране осциллографа получено неподвижное изображение следующего вида:

Определить частоту исследуемого сигнала, поданного на вход Z осциллографа, если частота образцового сигнала, формирующего круговую развертку f₀ = 1250 Гц.

14. Фазовый сдвиг двух синусоидальных сигналов измеряется с помощью осциллографа методом линейной развертки. На экране двухлучевого осциллографа получено изображение следующего вида:



Определить величину фазового сдвига между сигналами.
15. При подаче на вход Y осциллографа напряжения синусоидальной формы на экране получено неподвижное изображение следующего вида:


Изобразить в одном с напряжением U_Y временном масштабе форму напряжение U_X , поданного в этом случае на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ осциллографа.
16. На вход Xосциллографа подан двуполярный сигнал прямоугольной формы со скважностью Q = 2 (сигнал типа «меандр»). На экране получено неподвижное изображение такого же вида, как на рисунке в задаче 15.

Изобразить в одном с напряжением U_х временном масштабе форму напряжение U_y, поданного в этом случае на вход Y осциллографа.
17. Изобразить осциллограмму исследуемого синусоидального напряжения с частотой f = 250 Гц, если время нарастания линейно-изменяющегося напряжения развертки t_пр= 3 мс, а время спада t_обр= 2 мс. Во время обратного хода луча ЭЛТ запирается.
18. Изобразить осциллограмму, полученную на экране осциллографа, если на Y-вход подается исследуемое синусоидальное напряжение с периодом T = 2 мс, на X-вход  линейное развертывающее напряжение с T_р = 4 мс, время прямого хода луча t_прв три раза больше времени обратного хода луча t_обр. ЭЛТ во время обратного хода луча не запирается.
19. Изобразить осциллограмму, полученную на экране осциллографа, если время нарастания напряжения развертки в четыре раза больше времени его спада. Исследуемый сигнал представляет собой симметричное напряжение треугольной формы с частотой f = 1 кГц. Частота пилообразного напряжения непрерывной развертки f_р = 0,4 кГц. При обратном ходе луча ЭЛТ запирается.
20. Изобразить осциллограмму, которая должна получиться на экране осциллографа при подаче на X и Y-отклоняющие пластины его ЭЛТ двух синусоидальных сигналов, частоты которых различаются в два раза.
21. Изобразить осциллограмму, которая получится на экране осциллографа, если исследуемое напряжение изменяется по закону U_y(t) = 20sint, а развертывающее напряжение по закону U_р(t) = 10sin 2t. Коэффициенты отклонения луча по вертикали и по горизонтали одинаковы.
22. Изобразить в одинаковом масштабе кривые исследуемого синусоидального напряжения и напряжения периодической линейной развертки, если на экране осциллографа получена следующая осциллограмма:

Во время обратного хода луча ЭЛТ не запирается.
23. Изобразить осциллограмму, которая должна получиться на экране осциллографа, если кривые исследуемого U_Y и развертывающего U_р напряжений имеют следующий вид, представленный на рисунке.

ЭЛТ во время обратного хода не запирается.


24. Электронным осциллографом исследуется импульсный сигнал. Верхняя частота полосы пропускания канала вертикального отклонения f_в = 10 МГц. Относительная погрешность измерения длительности фронта импульса _ф = 10%. Определить длительность фронта входного импульса и время нарастания осциллографа.
25. Электронным осциллографом исследуется импульсный сигнал прямоугольной формы. Время нарастания осциллографа _н = 0,5 мкс, относительная погрешность измерения фронта импульса _ф = 10%. Определить верхнюю частоту полосы пропускания канала вертикального отклонения и длительность фронта входного импульса.
26. Электронным осциллографом исследуется импульсный сигнал. Чему будет равна относительная погрешность измерения длительности фронта импульса, лежащего в пределах _ф = 13 мкс, если верхняя частота полосы пропускания канала вертикального отклонения осциллографа f_в = 1 Мгц?

27. Чему должна быть равна верхняя граничная полоса пропускания осциллографа при исследовании прямоугольных импульсных сигналов с возможной длительностью _и = 110 мкс, если длительность фронта импульса _ф = 0,1_и, а допустимая погрешность измерения осциллографом длительности фронта не должна превышать 5%?

28. Электронным осциллографом исследуется импульсный сигнал. Измеренная осциллографом длительность фронта импульса _{ф осц} = 1,2 мкс, верхняя частота полосы пропускания канала вертикального отклонения f_в = 1 Мгц. Определить длительность фронта входного импульса, устранив систематическую погрешность за счет времени нарастания осциллографа.

29. Изобразить осциллограмму, полученную на экране осциллографа, если исследуемое синусоидальное напряжение U_Y и развертывающее напряжение U_р имеют следующий вид:


30. Мгновенное значение исследуемого напряжения измерено методом сравнения с двойной амплитудой регулируемого синусоидального напряжения. В момент равенства искомого мгновенного значения и двойной амплитуды синусоидального напряжения вольтметр электромагнитной системы, с помощью которого измерялось синусоидальное напряжение, показывал 10 В. Определить мгновенное значение измеряемого напряжения.
31. Амплитуда исследуемого напряжения составляет на экране осциллографа отрезок длиной 60 мм. Измерение амплитуды производится методом сравнения с двойной амплитудой синусоидального напряжения с действующим значение 0,707 В. Чему равна амплитуда исследуемого напряжения, если двойной амплитуде калибровочного напряжения соответствует отрезок длиной 70 мм?

4.4.4. Задачи для тестового контроля
1. Изобразить осциллограмму, полученную на экране осциллографа, если исследуемое синусоидальное напряжение U_Y и напряжение развертки U_р имеют следующий вид:


2. Определить длительность _u и частоту следования импульсов колоколообразной формы, если их изображение на экране осциллографе имеет вид:



Коэффициент развертки, множитель развертки
М_р= 0,1.

3. Определить частоту f_x исследуемого сигнала по полученной на экране осциллографа фигуре Лиссажу.



Напряжения неизвестной частоты - f_x и образцовой f₀ = 1000 Гц подведены соответственно к вертикальным и горизонтальным пластинам ЭЛТ осциллографа.

4. Определить частоту f_x исследуемого сигнала по полученной на экране осциллографа фигуре Лиссажу.



Напряжения неизвестной частоты - f_x и образцовой f₀ = 1500 Гц подведены соответственно к горизонтальным и вертикальным пластинам ЭЛТ осциллографа.

5. Определить частоту f_x исследуемого сигнала по полученной на экране осциллографа фигуре Лиссажу.



Напряжения неизвестной частотф - f _x и образцовой f₀ = 1500 Гц подведены соответственно к горизонтальным и вертикальным пластинам ЭЛТ осциллографа

6. При измерении частоты сигнала методом круговой развертки на экране осциллографа получено следующее изображение.

Определить частоту исследуемого сигнала f _x , поданного на вход Z осциллографа, если частота образцового сигнала, формирующего круговую развертку f ₀ = 100 Гц .

7. Фазовый сдвиг двух синусоидальных сигналов измеряют с помощью осциллографа методом линейной развертки. На экране двухлучевого осциллографа получено следующее изображение сигналов.



Определить величину фазового сдвига между сигналами если коэффициент развертки , а множитель развертки М_р = 1.

8. Фазовый сдвиг двух синусоидальных сигналов измеряют с помощью осциллографа методом эллипса. На экране осциллографа получено изображение следующего вида, где А = 5 дел., В = 3 дел. масштабной сетки.



Определить величину измеряемого фазового сдвига.

9. Определить соотношение частот сигналов сложной формы если изображение первого сигнала на экране осциллографа имеет следующий вид.



Изображение первого сигнала наблюдается при коэффициенте развертки , а множитель развертки М_р = 1.

Изображение второго сигнала

наблюдается на экране того же осциллографа при коэффициент развертки и множителе развертки М_р = 0,1.

10. При измерении фазового сдвига с помощью осциллографа методом эллипса получено изображение следующего вида.



Определить значение измеряемого фазового сдвига.

11. При измерении частоты методом круговой развертки на экране осциллографа получено следующее изображение



Определить частоту исследуемого сигнала f_x, с помощью которого формируется круговая развертка, если частота образцового сигнала поданного на вход Ζ осциллографа f₀ = 2500 Гц.

12. На экране двухлучевого осциллографа при измерении фазового сдвига между сигналами (1 и 2) методом линейной развертки получено следующее изображение.



Определить величину фазового сдвига между сигналами, если коэффициент развертки , а множитель развертки М_р = 1.