1.5. Периодическое пилообразное колебание

Временная диаграмма периодического пилообразного колебания приведена на рис. 1.10.

Рис. 1.10

Периодическое пилообразное колебание характеризуется следующими параметрами:

• – размах пилообразного колебания;

• – половина размаха пилообразного колебания;

• – среднеквадратическое (действующее, эффективное) значение: амплитудный параметр пилообразного колебания, определяемый соотношениями

  (1.7)

• – период пилообразного колебания;

• – частота пилообразного колебания.

На рис. 1.11 представлена лицевая панель ВП «15 Пилообразные импульсы.ехе», предназначенного для наблюдения этого колебания и исследования его параметров.

Упражнение 1.5. Запустите пример-программу «15 Пилообразные импульсы.exe» и проведите следующие исследования:

1. Пронаблюдайте связь между значениями исходных (задаваемых) параметров пилообразного колебания: его размаха и периода, и соответствующими зависимыми (вторичными, производными) его параметрами: среднеквадратическим отклонением (СКО), частотой и крутизной линейного участка колебания.

Рис. 1.11

2. По графику колебания и по цифровым значениям на соответствующих индикаторах убедитесь, что:

- установленное значение периода обратно пропорционально значению циклической частоты;

- размах и СКО колебания связаны друг с другом соотношением (1.7);

- крутизна линейного участка колебания возрастает с увеличением размаха и уменьшением периода колебания.

Сделайте выводы.

3. Изучите параметры пилообразного колебания с помощью работающего ВП. Для этого путем перемещения ползунковых регуляторов поочередно изменяйте размах и период колебания и по временной диаграмме наблюдайте изменения, происходящие с колебанием. В ходе работы обязательно проанализируйте изменение значений зависимых параметров колебания. Эти параметры рассчитываются программой и выводятся на лицевую панель прибора. Обратите особое внимание на размерность всех параметров гармонического колебания. Сделайте выводы по результатам проведенных исследований.

4. Ответьте на следующие вопросы.

Как изменится изображение пилообразного колебания на рис. 1.11, если:

- уменьшить частоту колебания?

- уменьшить период колебания?

- увеличить размах колебания?

Как изменится крутизна линейного участка колебания при увеличении размаха колебания?

Как изменится крутизна линейного участка колебания при увеличении периода колебания?

Во сколько раз изменится среднеквадратическое отклонение напряжения пилообразного колебания при увеличении размаха колебания в 2,5 раза?

5. Остановите выполнение программы нажатием на кнопку СТОП. Закройте ВП.

В осциллографах для развертки луча по горизонтальной оси используется периодическое пилообразное колебание, имеющее форму, показанную на рис. 1.12, и несколько отличающуюся от формы идеального пилообразного напряжения.

Рис. 1.12

Это напряжение принято характеризовать следующими параметрами:

• – размах;

• – длительность прямого хода луча;

• – длительность обратного хода луча;

• – период колебания.

Для этого пилообразного напряжения важным параметром является степень линейности нарастающего участка, соответствующего прямому ходу луча на экране осциллографа. Стараются добиться, чтобы линейность этого участка была высокой. На спадающем участке требований к линейности напряжения не предъявляют.

На рис. 1.13 представлена лицевая панель ВП «16 Напряжение развертки осциллографа.ехе», предназначенного для наблюдения и исследования этого колебания.

Рис. 1.13

Упражнение 1.6. Запустите пример-программу «16 Напряжение развертки осциллографа.exe» и проведите следующие исследования:

1. Пронаблюдайте связь между значениями исходных (задаваемых) параметров напряжения развертки: размаха, периода, смещения по отношению к началу отсчета и значениями соответствующих зависимых параметров напряжения развертки: частоты, крутизны линейного участка, времен прямого и обратного хода колебания.

2. По графику колебания и цифровым значениям на соответствующих индикаторах убедитесь, что:

- установленное значение периода обратно пропорционально значению циклической частоты;

- сумма времен прямого и обратного хода луча равна периоду колебания;

- крутизна линейного участка колебания возрастает с увеличением размаха и уменьшением периода колебания.

Сделайте выводы.

3. Изучите параметры пилообразного колебания с помощью работающего ВП. Для этого, поочередно изменяя значения исходных параметров колебания, пронаблюдайте по временной диаграмме изменения, происходящие с колебанием. В ходе работы обязательно проанализируйте изменение значений зависимых параметров колебания. Сделайте выводы по результатам проведенных исследований.

4. Ответьте на следующие вопросы.

Как изменится изображение пилообразного колебания на рис. 1.13, если:

- увеличить частоту колебания?

- уменьшить размах колебания?

- увеличить задержку колебания?

Как изменится крутизна линейного участка пилообразного колебания, если:

- увеличить частоту колебания?

- уменьшить размах колебания?

- увеличить задержку колебания?

5. Остановите выполнение программы нажатием на кнопку СТОП. Закройте ВП.