Выполнение лабораторной работы

Собрать лабораторную установку согласно рис. 26;

Подключить питание приборов к сети 220В, включая ИП Е855/1, выдержать 5минут;

Снять характеристики ИП типа 855/1 – зависимость выходного постоянного тока Iвых от входного переменного напряжения Uвх в диапазоне изменения Uвх=0..125В при различных значениях сопротивления нагрузки: 0 Ом, 100 Ом, ,5 кОм, 3 кОм, 4,7 кОм (соответственно положения переключателя П 1, 2, 3, 4, 5). Результат измерений занести в табл. 11.

Таблица 11

Uвх В						Iвых расчетн., mА
	RН=0	RН=100Ом	RН=1,5 кОм	RН=3 кОм	RН=4,7 кОм
0						0
25						1
50						2
75						3
100						4
125						5

91

Используя данные таблицы, построить график зависимости Iвых от Uвх для каждого сопротивления нагрузки Rн;

Определить основную приведенную погрешность для каждого значения Rн, сравнить ее значение с предельным допускаемым значением. За основную приведенную погрешность ИП принимается наибольшая (по абсолютному значению) разность между показанием образцового прибора на выходе ИП и расчетным значением выходного сигнала, приведен­ную ко входному сигналу и отнесенную к нормирующему значению входного сигнала.

Основную приведенную погрешность  (в процентах) определяют по формуле:

=(/Ан)100, (28)

где а_н- нормирующее значение входного сигнала,  - разность между показаниями образцового прибора на выходе ИП и соответствующим расчетным значением выходного сигнала, приведенная ко входному, сигналу, опреде­ляемая по формуле:

=(Авых – Авых.расч.)  (Авх/Авых), (29)

где Авых- показания образцового прибора на выходе, при данном значении входного сигнала; А вых.расч. - расчетное значение выходного сигнала для данного значения входного сигнала; Авх - диапазон измерения входного сигнала; Авых - диапазон изменения выходного сигнала.

На основании данных табл. 11 проанализировать влияние сопротивления нагрузки на основную приведенную погрешность. Построить зависимость Iвых(Rн) для разных значений входного напряжения.

Поставить переключатель в положение 1. Подать на вход от звукового генератора сигнал Uвх=20В. Изменяя на входе частоту сигнала в диапазоне от 20 Гц до 10 кГц, построить графики зависимости Iвых от частоты сигнала.

Построить эти же зависимости для положения переключателя 3,4,5.

92

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Задание по работе.

3. Принципиальная схема лабораторной установки;

4. Таблица испытаний и графики;

5. Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое ИП?

2. Где применяются ИП?

3. Что такое нормализация входного сигнала ИП?

4. Чем отличаются ИП типа Е854 от Е855?

5. Какие нормализованные значения тока и напряжения имеют ИП типов Е854 и Е855?

6. Какой класс точности ИП типа Е855/1?

9. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИЗМЕРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИГУР

ЛИССАЖУ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является приобретение навыков работы с осциллографом, получение на его экране фигур Лиссажу, измерения с помощью этих фигур частоты подаваемых сигналов, а также фазового сдвига между двумя периодическими сигналами и определение действительной и мнимой частей комплексного уравнения.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Фигуры Лиссажу – это замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два гармонических колебания в двух взаимно перпендикулярных направле-

93

ниях. Впервые изучены французским ученым Ж. Лиссажу. Вид фигур Лиссажу зависит от соотношениями между периодами ( частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний. В простейшем случае равенства обоих периодов фигуры Лиссажу представляют собой эллипсы, которые при разности фаз φ= 0 или φ=π вырождаются в отрезки прямых, а при φ=π/2 и равенстве амплитуд превращаются в окружность (рис.26). если периоды и фазы обоих колебаний не совпадают точно, то эллипс непрерывно деформируется. Если периоды относятся как целые числа, то получаются фигуры Лиссажу различной формы. Их можно наблюдать на экране электронно-лучевого осциллографа, если к двум парам отклоняющих пластин подведены напряжения с равными или кратными частотами.

Наблюдение фигур Лиссажу – удобный метод исследования соотношений между периодами и фазами колебаний, а также формы колебаний.

Рис. 27. Вид фигур Лиссажу при различных соотношениях частот и разностях фаз

Измерение частоты.

Метод измерения частоты синусоидального сигнала основан на использовании фигур Лиссажу. Пи этом неизвестная частота связывается с точно известной частотой, а фигуры

94

Лиссажу используются для определения отношения между двумя частотами.

Для получения фигур Лиссажу сигнал неизвестной частоты f₀ подается на вертикальный вход осциллографа Y. Внутренняя развертка осциллографа отключается, и выход от измерительного генератора высокой точности присоединяется ко входу X системы горизонтального отклонения. Чувствительности обоих входов регулируются так, чтобы воспроизводимая на экране картинка заполняла весь экран. Частота измерительного генератора f₀ подбирается так, чтобы на экране получалось стационарное изображение. Это происходит при фиксированном целочисленном отношение между частотами двух входных сигналов. Оно находится как отношение числа точек пресечения фигуры на экране с горизонтальной и вертикальной опорными линиями. Частоту f_x находят из соотношения:

fx/f₀=Nг/Nв, (30)

где Nг – наибольшее число точек пересечения фигуры Лиссажу горизонтальной секущей, а Nв – вертикальной.

Если напряжение неизвестной частоты f подавать на вход Х, а f₀ – на вход У, то фигура повернется на 90⁰. Для расчета частоты f в этом случае следует в (1) поменять местами N_г и N_в.

Необходимо отметить высокую точность измерения данным методом, поскольку частота измерительного генератора может быть известна с точностью до 0,001%.

Измерение фазы.

Фазовый сдвиг между двумя сигналами можно измерить, получив изображения этих сигналов на экране двух лучевого осциллографа, или осциллографа, работающего в режиме попеременного доступа, при скорости развертки, обеспечиваю-

щей удобное измерение значений Т и t,. Разность фаз φ двух сигналов в градусах дается выражением:

φ = 360t / T (31)

95

Одним из распространенных методов измерения фазовых сдвигов между двумя синусоидальными напряжениями с помощью электроннолучевого осциллографа является так называемый метод эллипса. Измерение производится при отключенном блоке развертки.

Установив предварительно светящееся пятно в центре экрана, подают на входы Х и У два напряжения, фазовый сдвиг между которыми измеряется

Фазовый угол между двумя сигналами можно определить по эллипсу. Коэффициенты измерения усилителей вертикального и горизонтального отклонения обычно подбирают так, чтобы эллипс вписался в квадрат

При равных амплитудах и частотах сигналов на двух входах изменение фазового сдвига от 0⁰ до 180⁰ приводит к изменению формы фигуры Лиссажу от прямой линии через эллипс к окружности.

Прямая линия получается, когда разность фаз составляет 0⁰ или 180⁰. Если амплитуды равны, угол этой прямой с горизонтальной осью составляет 45⁰. Линия поворачивается в ту сторону, где больше напряжение; например, если напряжение на входе системы горизонтального отклонения выше, чем на входе системы вертикального отклонения, то угол с горизонтальной осью будет меньше 45⁰.

Окружность получается при фазовом сдвиге 90⁰ или 270⁰, когда амплитуды обоих входных сигналов равны. Если они не равны, то получается эллипс с вертикальной или горизонтальной главной осью, в зависимости от того какой сигнал – вертикальный или горизонтальный – имеет большую амплитуду.

В данной лабораторной работе используются стандартные приборы: электронный осциллограф и два звуковых генератора.