ЛР 5-6 Метрология, стандартизация и технические средства измерения

Его применяют в случае значительной величины искажений и при необходимости выяснить роль каждой гармоники в отдельности. При малых значениях искажений используют способ подавления напряжения основной частоты (первой гармоники), при котором на входе испытуемого устройства замеряют сначала среднеквадратическое значение напряжения всех высших гармоник без первой; отношение напряжения высших гармоник к напряжению сигнала является количественной мерой искажений:

где А - амплитуда сигнала.

Коэффициенты Кг и Кf связаны соотношением:

из которого следует, что при Кf≤10% оба способа практически дают одинаковые результаты.

5.1.4.Вопросы к домашнему заданию

1.Какие параметры импульсов и импульсных последовательностей измеряются для оценки качества импульсных устройств?

2.Как измеряются импульсы тока?

3.В каких пределах изменяются длительности импульсов и

частоты повторений?

4. Какими методами измеряют длительности импульсов и интервалы между ними?

9

5.Какими параметрами характеризуется амплитудномодулированный сигнал?

6.Какими методами можно измерить параметры амплитудно-

модулированного сигнала?

7.Можно ли использовать синусоидальную развертку для измерения параметров амплитудно-модулированного сигнала?

8.Что такое нелинейное искажение сигнала?

9.Что является мерой нелинейных искажений?

10.Какими методами измеряют нелинейные искажения?

5.2. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

5.2.1. Задание первое

Произвести измерение длительности импульсов, соответствующих делениям шкалы импульсного генератора, и их амплитуды.

Методические указания к первому заданию

Измерение длительности импульса произвести по схеме рис. 5.4.

Рис. 5.4. Схема измерения параметров импульсного сигнала: 1 - импульсный генератор, 2 - осциллограф

10

При измерении импульсов на экране установить изображение одного импульса. Определить число делений n, укладывающихся по ширине одного импульса. Длительность импульса определить по формуле

где - калиброванное значение коэффициента развертки; τи - измеренное значение длительности импульса.

Полученные результаты занести в табл. 5.1.

Таблица 5.1

τмс

Амплитуду импульса измерить аналогично соответствующим измерениям в лабораторной работе № 3. Результаты записать в соответствии с ГОСТ 8.011 -72.

5.2.2. Задание второе

Произвести измерение длительности нарастания (переднего фронта) импульса и длительности спада (заднего фронта).

Методические указания ко второму заданию

Для измерений использовать схему рис. 5.4. Измерения следует проводить при длительности развертки много меньше, чем длительность импульса. При этом могут быть получены следующие изображения фронтов на экране осциллографа рис. 5.5. Длительность измерить от уровня 0,1 до 0,9 (рис. 5.5). численное значение τнар и τ спад найти также как τи.

11

Рис. 5.5. Изображение фронтов импульса на экране осциллографа: 1 - передний фронт, 2 - задний фронт, 3 - одновременное изображение переднего и заднего фронта

5.2.3. Задание третье

Измерить основные характеристики пилообразного напряжения: амплитуду, время нарастания - спада, частоту, нелинейность.

Методические указания к третьему заданию

Получить изображение пилообразного напряжения на экране осциллографа, используя в качестве генератора пилообразного напряжения генератор развертки осциллографа, либо генератор сигналов специальной формы (генератор телевизионных сигналов).

Зарисовать изображения сигнала на экране для двух перечисленных случаев, оценить влияние формы пилы разного напряжения на искажения исследуемых сигналов.

Для проведения экспериментальных исследований пилообразное напряжение генератора развертки подать на вход осциллографа (рис. 5.6). На экране получить устойчивое изображение пилообразных импульсов (рис. 5.7).

12

Рис. 5.6

Рис. 5.7. Изображение пилообразных импульсов на экране осциллографа

С помощью осциллографа произвести измерение длительности переднего фронта τнар , заднего фронта τспад (на уровнях 0,1 - 0,9), частоту и амплитуду пилообразного напряжения. Результаты измерения занести в табл. 5.2.

Таблица 5.2

13

Произвести измерение нелинейности пилообразного напряжения для чего собрать схему в соответствии с рис. 5.8, используя внутреннюю развертку осциллографа и получить изображение импульсов, как показано на рис. 5.9.

Рис. 5.8. Схема измерения нелинейности генератора развертки: 1 - электронный частотомер, 2 - осциллограф

Рис. 5.9

Измерить расстояние между изображением двух первых и двух последних импульсов в малых делениях масштабной сетки экрана ЭЛТ п, и п2, как показано на рис. 5.9.

Вычислить значение коэффициента нелинейности по формуле

где А - коэффициент нелинейности;

n1 - число делений между двумя импульсами в начале развертки;

n2 - число делений между двумя импульсами в конце развертки;

14

Примечание: Импульсы при обратном ходе развертки не учитывать. Для сопоставления нелинейности развертки на различных участках необходимо произвести вышеуказанные измерения и расчеты для двух промежутков между импульсами в начале и конце развертки.

При наблюдении искажений формы синусоидального сигнала необходимо произвести изменения в схеме рис. 5.8. (заменить частотомер низкочастотным генератором). Получить устойчивое изображение сигналов, как показано на рис. 5.10.

Рис. 5.10

5.2.4. Задание четвертое

Произвести измерения глубины модуляции по изображению модулированного сигнала на экране осциллографа для заданных значений коэффициента модуляции. Проверку осуществить по схеме рис. 5.11.

Рис. 5.11. Схема измерений: 1 – высокочастотный генератор, 2 – осциллограф

15

Методические указания к четвертому заданию

Установить неподвижное изображение на экране осциллографа при нулевом значении глубины модуляции. Потенциометром опорного уровня стрелку индикатора установить на риску «К». При частоте внутренней модуляции высокочастотного генератора 1000Гц с помощью потенциометра «уст.М%», на экране осциллографа получить изображение показанное на рис. 5.12.

Рис. 5.12

Глубину модуляции определить по формуле путем измерения значений А и Б.

Результаты измерений занести в табл. 5.3.

Измерить глубину модуляции методом трапеции. Измерение провести по схеме рис. 5.13.

Рис. 5.13. Схема измерений: 1 - высокочастотный генератор, 2 - низкочастотный генератор. 3 - осциллограф

Напряжение с низкочастотного генератора подать одновременно на вход «Внеш. АМ» высокочастотного генератора, при этом переключатель должен находиться в соответствующем положении и на вход X осциллографа. Основной выход высокочастотного генератора соединить со входом Y осциллографа. При положении переключателя «Глубина мод.» в нулевом положении М=0 установить стрелку индикатора высокочастотного генератора на риску «К». С помощью выходного напряжения низкочастотного генератора частота колебаний выбирается равной 200 - 1000Гц. На экране осциллографа получается изображение в виде квадрата. Затем меняя положение переключателя «Глубина мод.», осуществить измерение А и Б как показано на рис. 5.14 и произвести расчет по формуле

17

Рис. 5.14

Вычислить относительные погрешности:

.

Результаты измерений и расчетов занести в табл. 5.3.

5.2.5. Задание пятое

Определить коэффициент нелинейных искажений

Методические указания к пятому заданию

Коэффициент нелинейных искажений определить по схеме с заграждающим фильтром L, С0 и рассчитать по формуле

где и - напряжение на резисторе К; и1 и2 ... , ип - напряжения 2-й, 3-й, ... , n гармоник. У высокочастотного генератора использовать вспомогательный выход 1В.

18