Практична робота №11.

Вимірювання кута зсуву фази

Мета роботи: Навчитись вимірювати кут зрушення фаз за допомогою осцилографу і цифрового фазометру.

1.Прилади і обладнання.

1. Генератор ГЗ-112.

2. Осцилограф С1-77.

3. Фазометр Ф2-16.

4. Фазозрушувальні кола.

2.Принцип роботи приладів.

2.1. Генератор сигналів ГЗ-112 призначений для дослідження, випробу­вання систем, приладів, що використовуються в обчислювальній та вимірювальній техніці.

Діапазон частот від 10 Гц до 10 МГц. Плавне регулювання вихідної напруги синусоїдального сигналу. Вихідний опір сигналу 50 Ом.

Допускає роботу на протязі 3 годин. Потужність, яку використовує генератор 60 Вт.

Складові частини: Задаючій генератор, формувач прямокутного сиг­налу, плавний регулятор напруги, посилювач потужності, атенюатор, стабільне джерело живлення.

2.1.1. Підготовка до роботи:

Вивчити інструкцію, заземлити прилад. Встановити органи управ­ління в наступне положення:

— "послаблення dВ" -0;

— інші органи управління можуть знаходитися в будь-якому положенні;

— включити живлення і прогріти прилад на протязі 15 хвилин.

2.2.2. Провести вимірювання. 2.3. Осцилограф С1-77. Дивись додаток №1.

2.4. Фазометр Ф2-16.

Фазометр призначений для вимірювання різниці фаз між двома непреривними синусоїдальними сигналами одної частоти. Може вико­ристовуватися в лабораторних умовах.

Технічні данні:

— діапазон робочих частот 0, 02 до 2000 кГц.

— границі вимірювання різниці фаз в діапазоні частот 130 ; 0-360.

Підготовка до роботи:

— всі кнопки встановити в положення "Відпущено";

— заземлити прилад;

— включити кабель живлення;

— включити живлення, прогріти на протязі 15 хвилин;

— встановити частотний діапазон;

— провести калібровку приладу (дивись додаток №1);

— провести вимірювання.

Подайте на канал А вхідну, а на канал Б вихідну напругу досліджуємого сигналу. Провести підрахунки різниці фаз.

3.ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

3.1. Вивчити роботу приладів.

3.2. Розробити схему включення.

3.3. Прогріти прилади.

3.4. Виконати вимірювання, побудувати графіки, зробити розрахунки.

3.5. Виконати вимірювання кута зрушення фаз за допомогою осцилографу С1-77.

3.5.1. Виконати вимірювання кута зрушення фаз за допомогою осцилографу С1-77.

— за допомогою лінійної розгортки;

— за допомогою синусоїдальної розгортки (дивись додаток №1).

2. Виміряти кут зрушення фаз за допомогою приладу Ф2-16 (дивись додаток №2).

5. Зробити висновки.

4.Контрольні питання

4.1. Методи вимірювання кута зрушення фаз.

4.2. Які ви знаєте прилади для вимірювання кута зрушення фаз?

Практична робота №12

Вимірювання параметрів елементів електричних кіл.

Мета роботи : Навчитись вимірювати параметри котушки: індуктивність та добротність різними методами.

1. ПРИЛАДИ ТА ОБЛАДНЕННЯ.

1.1. Вимірювач індуктивності Е7-5А; Е7-22.

1.2. Вимірювач добротності Е9-4.

1.3. Котушки індуктивності.

2. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ.

Електричні кола складаються з індуктивності, ємності, резисторів – це незалежні компоненти один від одного.

Якщо таке коло живиться зміним струмом, то воно характеризується комплексним опором:

Z=R+iX його можна виразити як

Z=Zc^iф

де Z= R²+X² – модуль комплексного числа.

γ = arctg -аргумент числа.

Опір котушки індуктивності називається активним опором Rl – втрати в провідниках.

Опір в конденсаторі Rс – втрати в матеріалі. З цього виникає висновок, що необхідно виміряти параметри R, L, C, Q,tg .

3. ПРИНЦИП РОБОТИ ПРИЛАДІВ.

3.1. Вимірювач індуктивності та ємності Е7-5А призначений для вимірювання малих величин індуктивності та ємності.

3.1.1. Технічні дані:

— Граничні вимірювання індуктивності від 0,05 до 100 МГц.

• Границі вимірювання ємності від 1 до 5000 пф.

• Безперервна робота 8 годин.

• Струм живлення 220В.

2. Підготовка до роботи:

• Підключити до заземлення.

• Кабель приладу включити в електричне коло.

• Включити прилад.

• Прогріти прилад на протязі 30 хвилин.

2. Провести вимірювання:

• Поставити помножувач „К” в потрібне положення, або в положення 100.

• Замкнути схеми Lx.

• Виставити всі шкали на нуль.

• Ручкою „Початкова установка” добитися нульового биття.

• Клеми розімкнути і підключити вимірювальну індуктивність.

• Зміного конденсатора „С” получити нульове биття.

• Підрахувати результат, перемноживши його на коефіцієнт „К”.

• Занести в таблицю 1.

• 3.2. Прилад E7-22. Устройство для измерения ёмкости, индуктивности, тангенса угла потерь, добротности, сопротивления переменному току, эквив. послед./парал. сопротивления.

• Измеритель LCR используется для определения емкости, индуктивности, тангенса угла потерь, добротности, сопротивления переменному току, эквив. послед./парал. сопротивления.

• Измеритель LCR (сопротивления, индуктивности, емкости) E7-22 - Параметры

• Базовая погрешность 0.5% (R), 0.7% (L, C)

• Тест-сигнал: 120 Гц, 1 кГц; 0,5 В

• Последовательная/параллельная схема замещения

• Высокое разрешение (0.1 мкГн, 0.1 пФ, 1 мОм)

• Одновременная индикация двух измеряемых параметров

• 5-разрядная цифровая шкала

• Автоматический и ручной выбор предела измерения

• Регистрация max/min и вычисление среднего значения

• Режим ∆-измерений и допускового контроля

• Подсветка ЖК индикатора

• Интерфейс RS-232

• Универсальное питание.

3.3 Вимірювач добротності Е9-4.

Добротність катушки Q вимірюють, використовуючи явище резонансу в послідовному контурі L, C підключеному до генератора високої частоти( рис..1). Настроїти контур в резонанс можливо змінюючи частоту генератора до спів падання її з власною частотою контура, або навпаки змінюючи конденсатором змінної ємності С частоту контуру до спів падання її з частотою генератора.

При резонансі контролює мого вольтметром напруга на конденсаторі контуру різко підвищується і буде в Q раз більше напруги U1 на контурі, котре контролюється вольтметром V.

U2=QU1; Q=U2/U1.

Рисунок 1

В приладі Е9-4 є два вольтметри.

— (вольтметр рівня) встановлюють нормальний рівень сигналу, а відрахування добротності роблять по шкалі вольтметру V2 (Q- вольтметр).

В приладі Е9-4 є один вольтметр, підключає мий до виходу генератора для калібрування посилання або до конденсатора контуру для вимірювання добротності Q. Функціональна схема вимірювача добротності Е9-4 показана на рисунку 2. Вимірювальний послідовний контур складається із зразкового конденсатора змінної ємності С і котушки, котру підключають до зажимів L. Сигнал вимірювального генератора ВГ частоти від 50 Гц до 35 мГц вводиться в контур за допомогою трансформатору зв’язку Тр. Система автоматичного регулювання вихідної напруги (АРН) , яка складається із детектора ДІ підсилювача постійного струму ППС, підтримує незмінним рівнем сигналу ВГ.

Вольтметр приладу складається із катодного повторювача КП, широкополосного підсилювача ПІ, детектору Д, навантаженого на індикатор Q. В положенні перемикача „Калібратор Q” вольтметр підключений до виходу ВГ. Регулюючи підсилення широкополосного підсилювача П („КалібраторQ”), калібрують вольтметр, встановлюючи стрілку індикатора на риску під знаком „ ”. В положенні перемикача „Измер.” Вольтметр за допомогою ємнісного дільника С1, С2 підключений до зразкового конденсатора С0 і контрольного резонансу напруги. Для вимірювання різниці значень добротності двох котушок в границях 30 одиниць служить підсилювач постійного струму ПQ до виходу якої підключають конденсатор.

Відлік проводиться по шкалі 30-0-30.

Рисунок 2 - Функціональна схема.

Підготовка до роботи.

3.4. Ознайомитись з передньою панеллю і органами регулювання приладу.

3.5. Підготувати прилад до роботи , для чого перевести тумблер в положення „Калібр.” Встановити частоту на 1 піддіапазон 50-100 кГц і проконтролювати запас установки калібровки: при обертанні ручки „Калібр Q”стрілка повинна переходити за риску під знаком „ ”. Теж саме зробити на всіх діапазонах.

3.6. Встановити перемикач „Q-⌂ Q” в положення Q, тумблер „Измер-калібр.” В положення „Измер.”.

3.7. Виконати калібровку приладу, поставивши стрілку точно на риску під знаком „ ” і перевести тумблер в положення „Измер.”.

3.8. Виміряти добротність контура, для чого підключити котушку до зажимів L, конденсатор контура до зажимів С, а зразковий конденсатор Со встановити в положення мінімальної ємності. Переключаючи діапазон та змінюючи частоту УГ, знайти полодення резонансу по максимальному показнику вольтметра і відрахувати добротність по шкалі для одної із границь. Виміряти добротність контура без екрану і результати занести в таблицю№2.

3.9. Виміряти добротність котушки, для чого підключити її до зажимів L, конденсатор від зажимів С відключити, а зразковий конденсатор Со приладу встановити в положення максимальної ємності. Змінюючи частоту УГ, знайти положення резонансу і по шкалі 0 вольтметра відрахувати добротність. Повторити вимірювання для збільшення на 10-20% частоти результати вимірювання занести в табл.2 і зробити висновки.

Таблиця1. Вимірювання індуктивності Е7-22.

Об’єкт для вимірювання	Е7-22 індуктивність	Похибка
1 2 3 4 5

Таблиця 2. Вимірювання індуктивності Е7-5А.

Об’єкт для вимірювання	Індуктивність Е7-5А	Похибка
1 2 3 4 5

Таблиця 3. Вимірювання ємності. Е7-5А.

Вимірювання ємності	Показники				Виміряна величина
	С1	С2	С3	С4
1 2 3 4 5

Таблиця 4. Вимірювання ємності Е7-22

Об’єкт для вимірювання	Е7-22 Ємність	Похибка
1 2 3 4 5

Таблиця 5. Вимірювання добротності Е9-4

Об’єкт для вимірювання	Частота вимірювання	Добротність контура
1 2 3 4 5

Таблиця 6. Вимірювання добротності Е7-22

Об’єкт для вимірювання	Частота вимірювання	Добротність контура
1 2 3 4 5

4. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

4.1. Вивчити роботу приладів.

4.2. Розробити схему вимірювання.

4.3. Прогріти прилад.

4.4. Виконати вимірювання, дані занести в таблицю.

4.5. Зробити висновки

5.КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

5.1. Чому добротність котушки зростає в зв’язку з підвищенням частоти?

5.2. Принцип роботи приладу Е4-9.

5.3. Що характеризує добротність контура?

Практична робота №13.

Вимірювання спектра сигнла.

МЕТА РОБОТИ: Навчитися проводити спектральний аналіз електрорадіосигналів за допомогою апаратно-програмного комплексу PicoScope.