эксплуатация технических средств управления движением поездов / Laboratornaya_rabota_3

ФГБ ОУ ВО

«Московский государственный университет путей сообщения

Императора Николая II»

Институт транспортной техники и систем управления ________________________________________________________

Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

Лабораторная работа №3

по дисциплине «Эксплуатация технических средств управления движением поездов»

на тему: «Измерение частоты, временных интервалов, разности фаз электрических сигналов»

Проверил: Жестков Д.С.

.

Москва – 2018

Цель работы:

Провести измерение частоты, временных интервалов, разности фаз электрических сигналов.

Приборы и оборудование:

1. Генератор Г3-118.

2. Частотометр Ч3-63.

3. Осциллограф С1-99.

Характеристики генератора сигналов Г3-118

Генератор сигналов низкочастотный Г3-118 представляет собой источник синусоидального сигнала прецизионной формы волны и предназначен для исследования, настройки и испытаний систем и приборов.

Генератор Г3-118 применяется в областирадиоэлектроники, связи, автоматики, вычислительной и измерительной техники, приборостроении.

Частота выходного сигнала устанавливается в диапазоне от 10 Гц до 200 кГц. Установка частоты осуществляется дискретно на пяти поддиапазонах.

Генератор Г3-118 представляет собой RC-генератор с дискретной установкой частоты и системой стабилизации уровня выходного напряжения. В частотозадающей цепи генератора использован активный режекторный фильтр; стабилизация амплитуды осуществляется системой автоматического регулирования.

Основой прибора является задающий генератор (ЗГ), представляющий собой усилитель, охваченный цепью регулируемой частотонезависимой положительной обратной связи и двумя цепями отрицательной обратной связи.

Одна из цепей отрицательной обратной связи частотонезависимая, другая, содержит активный режекторный фильтр (АРФ) является частотозадающей RC- цепью.

Структурная схема генератора сигналов Г3-118 приведена на рис.1.

Рис. 1. Структурная схема генератора сигналов Г3-118.

Характеристики частотометраЧ3-63

1. Прибор измеряет по входу А частоту синусоидальных сигналов и частоту следования импульсных сигналов любой полярности, имеющих неболее двух экстремальных значении за период, в диапазоне от 0,1 Гц до 200 МГц при напряжении входного сигнала:

-от 0,03 до 10 В для сигнала синусоидальной формы;

-от 0,1 до 10 В для сигнала импульсной формы.

Минимальная длительность импульса входного сигнала 2,5 нс.

2. Относительная погрешность измерения частоты синусоидальных и импульсных сигналов δ_f в пределах значений, рассчитанных по формуле

,

где — относительная погрешность по частоте внутреннего опорного генератора или внешнего источника, используемого вместо внутреннего опорного генератора;

f_изм— измеряемая частота, Гц; t_c, — время счета, с.

Работа прибора основана на счетно-импульсном принципе, заключающемся в том, что счетный блок считает количество поступающих на его вход импульсов в течение определенного интервала времени.

При измерении частоты счетный блок считает количество импульсов, сформированных из входного(измеряемого) сигнала, за время длительности стробимпульса. Длительность стробимпульса (время счета) в этом режиме задается опорными частотами.

При измерении периода или длительности импульсов счетный блок считает количество импульсов опорной частоты (частоты заполнения или меток времени) за время длительности стробимпульса. Длительность стробимпульса при этом равна измеряемому периоду или длительности.

Показания прибора в режиме самоконтроля

Положение переключателей
ВРЕМЯ СЧЕТА, мс/множ	МЕТКИ ВРЕМЕНИ, s
	10-7	10-6	10-5	10-4	10-3
100	10000	1000.	100.	10.	1.
101	10000.0	1000.0	100.0	10.0	1.0
102	10000.00	1000.00	100.00	10.00	1.00
103	10000.000	1000.000	100.000	10.000	1.000
104	10000.0000	1000.0000	100.0000	10.0000	1.0000

Характеристики осциллографа С1-99

Рабочая часть экрана осциллографа составляет по вертикали 100 мм (8 дел), по горизонтали 120 мм (10 дел).

Ширина линии луча не превышает 1 мм. Минимальная частота следования развертки, при которой обеспечивается наблюдение и измерение предельно быстрого исследуемого сигнала на наиболее быстрой развертке, не более 400Гц.

Тракт вертикального отклонения обеспечивает следующие режимы работы: режим канала I; режим канала II; режим переключения каналов с независимой частотой коммутатора; режим переключения каналов синхронно с разверткой, режим алгебраического сложения.

Осциллограф универсальный предназначен для исследования формы электрических сигналов путем визуального наблюдения и измерения их временных и амплитудных значений.

Структурная схема осциллографа С1-99 приведена на рис.2.

Рис.2. Структурная схема осциллографа С1-99

Структурная схема прибора содержит:

• осциллографический индикатор;

• электронно-лучевая трубка (ЭЛТ);

• тракт вертикального отклонения;

• тракт горизонтального отклонения;

• усилитель Z;

• калибратор;

• блок питания.

В тракт вертикального отклонения входят:

• аттенюатор канала I и II;

• истоковые повторители канала I и II;

• фазоинверсный и усилительные каскады с переменным коэффициентом;

• усиления канала I и II;

• коммутатор полярности канала П,

• коммутатор каналов;

• схема выбора сигнала синхронизации;

• мультивибратор;

• схема согласования;

• линия задержки;

• усилитель У;

В тракт горизонтального отклонения входят:

• эмиттерный и истоковый повторители;

• коммутатор выбора сигнала синхронизации;

• схема выбора полосы синхронизации;

• схема выбора полярности синхронизации;

• триггер синхронизации;

• усилительный каскад генератора развертки Б;

• усилитель синхронизации,

• мультивибратор блокировки;

• триггер запуска разверток А и Б;

• генераторы разверток А и Б,

• усилители импульсов подсвета;

• схемы сравнения; компаратор;

• усилитель X.

Для измерения временных интервалов можно использовать два метода: по калиброванной длине развертки и при помощи калиброванной задержки развертки.

Электронно-лучевая трубка служит для визуального наблюдения исследуемых электрических процессов. Исследуемые сигналы подаются на входные гнезда каналов I и II. При помощи входных аттенюаторов, которые представляют собой компенсированные делители напряжения, и установкой соответствующих коэффициентов усиления усилителей каналов I и II устанавливают величины изображения входных сигналов на экране ЭЛТ удобные для наблюдения и исследования.

В канале I и II входные сигналы повторяются истоковыми повторителями, усиливаются усилительнымикаскадами и поступают на коммутатор каналов В канале II перед коммутатором каналов включен коммутаторполярности, который позволяет изменять полярностьизображения сигнала, поступающего на вход канала II.

Работой коммутатора каналов управляет мультивибратор, режимы работы которого устанавливаются с помощью коммутатора.

Измеряемые показания приборов:

1) Временной интервал между двумя точками сигнала:

5∙0,1∙10^-3=0,5∙10^-3 с = 0,5 мс

n - масштаб шкалы время/дел.

2) Частота периодических сигналов:

Т- период сигнала

3) Временной интервал методом задержанной развертки:

(7-2)∙0,1∙10^-3= 0,5∙10^-3 с = 0,5 мс;

n - масштаб шкалы время/дел

t - момент времени

Таблица 1.

Fген, Гц	Т, мс	Fчастотометра, Гц	Fосциллографа, Гц