3. Задание

1. Включить осциллограф и генератор сигналов, прогреть их в течение 10-15 минут.

2. С помощью ручки "СТАБ" получить на экране осциллографа горизонтальную линию. Используя ручки "ЯРКОСТЬ" и "ФОКУС" добиться необходимой четкости изображения.

3. Измерить с помощью осциллографа параметры синусоидального сиг­нала, устанавливаемого на выходе генератора: амплитуду и период. Вычислить частоту сигнала. Зарисовать вид сигнала на экране осциллографа.

4. Изменив амплитуду и частоту сигнала, повторить п.3 четыре раза.

5. Оформить отчет по проделанной работе.

4. Методические указания по работе

1. Перед работой с осциллографом необходимо убедиться в его работоспособности. Включив осциллограф, поставить ручки “ ”, “ ”, “ФОКУС” в среднее положение, а ручки “ЯРКОСТЬ”, “СТАБ” — в крайнее правое, после чего на экране должна появиться линия развертки. Ручками “ ” и “ ” поместить линию развертки в центр (или иное желаемое место) экрана, ручками “ЯРКОСТЬ” и “ФОКУС” установить наилучшую, не очень высокую яркость резко сфокусированного луча (при высокой яркости возрастает толщина светового луча на экране, при малой яркости плохо заметна линия развертки при высокой скорости развертки).

1. Измерение частоты. Частоту сигнала f можно определить, из­мерив его период Т:

f = 1/T. (5.1)

Затем подсчитывают расстояние в деле­ниях целого числа периодов сигнала, укладывающихся наиболее близко к 10 делениям шкалы. Пусть, например, 8 периодов занимают рассто­яние 4 деления при длительности Т_р = 2 мкс/дел. Тогда искомая час­тота сигнала равна: f = 8/4·2·10^-6с = 1 МГц.

2. Измерение амплитуды исследуемых сигналов. Амплитуда сигна­ла в вольтах находится как произведение измеренной величины на экране осциллографа в делениях на цифровую отметку переключателя "ВОЛЬТ/ДЕЛ". При работе с выносным делителем 1:10 полученный результат умножается на 10. Точность измерения амплитуды гарантируется при размере изображения от 2,8 до 7 делений. Установите вхо­дной аттенюатор в такое положение, при котором исследуемый сигнал по размерам получается наибольшим в пределах рабочей части экрана.

Контрольные вопросы

1. Объясните назначение основных органов управления осциллог­рафа.

2. Объясните назначение основных органов управления генератора импульсов.

3. Как измеряют частоту колебаний?

4. Объясните методику измерения основных параметров синусоидального и импульсно­го сигналов.

5. Как проверяется работоспособность осциллографа при включении?

6. Как привести в рабочее состояние расстроенный осциллограф?

7. Какова погрешность измерения на установке?

Литература

1. Нюбин, В.В. Практикум по УНИР: учебное пособие [Текст] / В. В. Нюбин.-Смоленск: филиал ГОУ ВПО «МЭИ(ТУ)» в г. Смоленске, 2003. - с. 11-23.

Лабораторная работа № 6

Градуировка спектрального прибора по длинам волн

Введение

. <

Целью данной работы является знакомство с устройством и прин­ципом действия монохроматора УМ-2 и методикой градуировки его по длинам волн.

При допуске к работе уточняются назначение элементов монохрома­тора, схемы в целом и методика работы.

Среди прочих оптико-электронных приборов особое место занимают спектральные оптико-электронные приборы, предназначенные для из­бирательного выделения и измерения (исследования) в узких диапа­зонах оптического излучения.

Основные виды задач, решаемых с помощью спектральных измерений - измерение спектральных характеристик различных излучений, спектральной чувствительности приемников, спектральных коэффици­ентов пропускания, отражения и яркости различных материалов.

В спектральных приборах используют различные приемы разложения излучения в спектр - призменный, дифракционный и интерферен­ционный.

Обычно для решения не очень сложных инженерных задач спектра­льных измерений используют призменные спектральные приборы. При­нцип действия его можно рассмотреть с помощью схемы прибора при­веденной на рис.6.1.

Анализируемое излучение проходит в узкую коллиматорную щель 1 и коллиматорным объективом 2 формируется в параллельный пучок. С помощью диспергирующей призмы 3 осуществляется разложе­ние излучения в спектр. Камерный объектив 4 в фокальной плоскос­ти 5 создает изображение спектра. В тот момент, когда изображе­ние очередной линии, располагается на остроугольном индикаторе в поле зрения прибора, снимается отсчет N со шкалы барабана. Для регистрации последовательных отсчетов длин волн λ_i и делений барабана N_i используются следующие спектральные линии: фиолето­вые 404,7 и 407,8 нм; синяя 435,8 нм; голубая 491,6 нм; зеленая 546,1 нм; желтые 577,0 и 579,1 нм; красная 623,4 нм.

Результатом обсужденных измерений является градуировочный график N= f(λ) которым пользуются в процессе спектральных из­мерений.

_{Рисунок 6.1 - Схема призменного спектрального прибора:} 1 - входная щель; 2 - коллиматорный (входной) объектив; 3 - диспергирующая призма; 4 – камерный (выходной) объектив; 5 - фокальная плоскость камерного объектива.

В практике спектральных измерений иногда используют для аппроксимации зависимости N= f(λ) формулу Гартмана

, (6.1)

где A, B и С – константы, определяемые с помощью трех экспериментальных точек.

Спектр регистрируется и анализируется различными способами в зависимости от типа используемого спектрального прибора и харак­тера поставленных задач.

Практически всегда перед спектральными измерениями проводит­ся градуировка по длинам волн, цель которой надежно определить связь между отсчетом положения диспергируюшего элемента относительно изображения спектра в выходном устройстве.

Монохроматор УМ-2, используемый в настоящей работе, имеет не­которые конструктивные особенности. В качестве диспергирующей в нем используется призма Аббе, обеспечивающая постоянный разворот в 90° выходящего излучения по отношению к входящему.

С помощью визуальной насадки, расположенной в районе фокальной плоскости, можно наблюдать изображение линейчатого спектра ртутной лампы высокого давления. Поворачивая барабан, определяю­щий положение диспергируюшей призмы Аббе, можно сдвигать спектр, изображение спектральных линий, поочередно располагая каждую из них на индикатор в поле зрения.