Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки входят: электронный осциллограф С1–83, лабораторный макет, ЛАТР и источник питания напряжением ±12 В.

Инструкция по включению осциллографа с описанием органов управления им расположена на рабочем месте. Лабораторный макет (рис. 5.4) подключается к источнику питания через клеммы «+12 В», «», «–12 В», расположенные с левой стороны передней панели.

В верхней части панели расположен генератор импульсов с выходными гнёздами У, параметры импульсов устанавливаются четырьмя переключателями f, t_и, τ, U_m, которые соответственно изменяют частоту, длительность импульса, длительность фронта (среза) импульса, его амплитуду.

В нижней части панели расположено устройство для измерения характеристик ферромагнитных материалов. Клеммы «ЛАТР», расположенные с левой стороны макета, предназначены для подключения выходного напряжения ЛАТРа к макету. Гнёзда У и Х служат для подключения устройства соответственно ко входам У и Х осциллографа.

Значения R_э, R_и, С_и, а также количество витков W₁ и W₂ соответственно намагничивающей и измерительной обмоток, средняя длина образца l_ср=2πR_ср и площадь его поперечного сечения S указаны на рабочем месте.

Опыт 1. Измерение параметров импульсных периодических сигналов

Импульсные сигналы широко используются в импульсных и цифровых системах автоматики, информационно-измерительной и вычислительной техники. Импульсные сигналы могут иметь различную форму: прямоугольную, треугольную, пилообразную, трапецеидальную и др. Одной из наиболее употребительных форм импульсных сигналов является прямоугольная. Импульсные периодические сигналы прямоугольной формы (рис.5.5) характеризуются следующими основными параметрами:

- амплитуда импульса U_m;

- длительность импульса t_и и паузы t_п, определяемые обычно на уровне 0,5U_m;

- длительность фронта τ_ф и среза τ_с, определяемые обычно временем нарастания сигнала от 0,1 U_m до 0,9 U_m и спада сигнала от 0,9 U_m до 0,1U_m;

- период следования импульсов Т, определяемый временным интервалом между фронтами или срезами соседних импульсов на уровне 0,5 U_m;

- частота следования импульсов f, определяемая величиной, обратной периоду следования, т.е. f = 1/T; частоту, определяемую таким образом, называют мгновенной в отличие от средней, определяемой количеством импульсов за единицу времени;

- скважность S, равная отношению периода следования Т к длительности импульса t_и;

- коэффициент заполнения импульсной последовательности К, определяемый отношением длительности импульса t_и к периоду Т. Как следует из определения, коэффициент заполнения и скважность являются безразмерными величинами.

Порядок выполнения опыта

1. Включить осциллограф в сеть напряжением 220В, органы управления установить в положения, указанные в п.1 инструкции, находящейся на рабочем месте.

2. Подключить выходные гнёзда генератора импульсов макета к У-входу первого канала осциллографа.

3. Подключить источник питания к клеммам «+12В», «», «–12В» макета. При подключении должны светиться светодиоды.

4. Установить переключатели f, t_и, τ и U_m на макете в положение, заданное преподавателем.

5. Установить устойчивое изображение импульсов на экране ЭЛТ. Выбрать коэффициент отклонения (масштаб m _y) и коэффициент развёртки (масштаб m _t) так, чтобы на экране наблюдалось несколько импульсов, а исследуемое напряжение по вертикали занимало основную часть экрана.

6. Установить исследуемое изображение в положение, при котором нижний уровень сигнала совпадает с одной из нижних линий сетки, а верхний уровень находится в пределах верхней части экрана. Переместить изображение так, чтобы верхний уровень сигнала находился на центральной вертикальной линии (рис.5.6,а).

7. Измерить расстояние h (см. рис.5.6,а). Определить амплитуду сигнала U_m как произведение h на масштаб по вертикали m _y и множитель M « 1» или « 10», величина которого задаётся положением соответствующей кнопки на передней панели осциллографа. Результаты занести в табл. 5.1.

8. Установить изображение в положение, при котором на экране наблюдается один период исследуемого сигнала. Совместить средний уровень сигнала, равный половине амплитуды h/2, с центральной горизонтальной линией.

h/2

h

h/2

l_tи

l_T

а б

0,1h 0,1h

h h 0,1h

0,1h

l_Ф l_с

в г

Рисунок 5.6

9. Установить изображение так, чтобы период Т находился в пределах десяти делений по горизонтали (рис. 5.6,б). Измерить расстояния l _tи и l_T. Определить длительность импульса и период следования импульсов как произведения l _tи и l _T на коэффициент развёртки (масштаб m _t). Результат занести в табл. 5.1.

10. Рассчитать значения коэффициента заполнения К, скважности S и частоты следования импульсов f, результаты занести в табл. 5.1.

11. Установить устойчивое изображение фронта импульса так, чтобы оно располагалось на основной части экрана (рис. 5.6,в). Измерить l_ф. Определить длительность фронта как произведение l_ф на коэффициент развёртки m _t. Результаты внести в табл. 5.1.

12. Аналогично п. 11 установить изображение среза импульса (рис.5.6,г) и измерить l_с и длительность среза, результат занести в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Измеряемый параметр	h, см	myּМ, В/см	Um=hּmyּM, B	lt см	mt с/cм	t = ltּmt, с
1.Амплитуда импульса Um				–	–	–
2.Длительность импульса tи	–	–	–
3.Период следования импульсов Т	–	–	–
4.Длительность фронта t ф	–	–	–
5. Длительность среза t c	–	–	–
6.Частота импульсов f=1/T=		7. Скважность S=T/tи=		8.Коэффициент заполнения K=1/S=tи/T=

Погрешности измерения напряжений и временных интервалов с помощью осциллографа могут достигать 3–10% и вызываются следующими причинами:

- искажениями вследствие конечных размеров диаметра пятна;

- геометрическими искажениями вследствие сферической поверхности экрана ЛТ;

- нелинейными искажениями, вызванными нелинейностью усилителей УВ и УГ;

- колебанием напряжения источника питания;

- неточностью калибровки шкал коэффициентов отклонения и развёртки;

- нелинейностью пилообразного напряжения генератора развёртки.