Гаркуша Введение в лабораторный практикум 2011

получение результата с минимальной методической погрешностью, вызываемой собственным потреблением приборов.

Имеющийся в библиотеке Instruments среды MS виртуальный мультиметр XMM1 подключается к участку виртуальной цепи с помощью ключа S, управляемого клавишей S клавиатуры (рис. П2.11). При работе с прибором необходимо установить род тока («-» постоянный, «~» переменный) и задать тип измеряемой величины («А» ток, «V» -напряжение, «Ω» сопротивление, «dB» затухание), воспользовавшись подменно SETTINGS. Пределы шкал прибора устанавливаются автоматически.

Рис.П2.11. Подключение приборов в среде MS

П2.3.2. Измерение сопротивлений резисторов

Измерение сопротивлений резисторов осуществляется с помощью виртуального мультиметра XMM2, при работе с которым следует в диалоговом окне прибора установить режим работы – постоянный ток («-»), измеряемую величину – сопротивления («Ω») и значение тока – 10 nA, например, а затем подключить прибор к зажимам измеряемого резистора или к исследуемому участку пассивной (обесточенной) цепи (рис. П2.12).

71

Рис.П2.12. Схема измерения сопротивления резистора

П2.3.3. Измерение фазового сдвига

Процедура осциллографических измерений фазового сдвига между двумя сигналами подробно описано в разделе 1.2.3 «Выполнение курсорных измерений» (метод калиброванной шкалы и курсорные измерения).

Последовательность действий по получению осциллограмм сигналов на экране виртуального осциллографа изложена в разделе П2.3.1.

Следует отметить, что роль курсоров времени при виртуальных исследованиях выполняют визирные линии, а получение изображений с удобными для работы размерами достигается за счет установки соответствующих значений коэффициентов вертикального отклонения каналов А и В и длительность развертки осуществляемой в поле экранных сообщений, расположенных в нижней части экрана осциллографа (рис. П2.13). Для вывода визирных линий необходимо щелкнуть мышью по символу Zoom на экране осциллографа.

72

Рис. П2.13. Виртуальные осциллографические измерения фазового сдвига

П2.4. Лабораторная работа «Виртуальные исследования в среде MultiSim»

Данная работа выполняется в рамках самостоятельной подготовки студентов к занятиям.

П2.4.1. Цель работы

Проведение физического эксперимента на основе использования новейших информационных технологий.Освоение сетевого обучающего лабораторного аппаратно-программного комплекса

73

коллективного пользования.Проведение виртуальных экспериментов в среде LabVIEW с использованием персональных компьютеров, программной среды MS и виртуальных приборов.

П2.4.2. Домашнее задание

Изучить инструкцию работы с основными разделами программной среды MS:

•открытие библиотеки компонентов;

•операция с компонентами библиотеки – установка в рабочее окно, задание параметров компонентов и д.р.;

•формирование измерительных схем и изменение цвета проводников;

•выполнение процедуры моделирования.

П2.4.3. Задание на эксперимент

1. Исследование параметров сигналов в цепях однофазного синусоидального тока.

1.1.Сформировать схему, изображенную на рис. 2.3, взяв в качестве элементов цепи резистор R2 и конденсатор C1 на панели №1.

1.2.Подать на вход цепи с генератора XFG1 сигнал синусоидальной формы с действующим значением напряжения 3 В и частотой 10 кГц, проконтролировав уровень сигнала по мультиметру

XMM1.

1.3.С помощью мультиметра измерить входное напряжение Uвх, падения напряжения на конденсаторе UC и резисторе UR, сопротивление резистора R и ток в цепи 1 (I). В процессе измерения следить за правильностью «подключения» виртуальных приборов к схеме –

заземленные проводники приборов и схемы должны быть соединены. Результаты измерений внести в табл. П2.1.

74

Примечание

I– результат измерения тока прямым методом с использованием мультиметра, работающего в режиме измерения силы тока. I’ – результат измерения тока косвенным методом (производится расчет тока по результатам прямых измерений UR и R).

1.4. Провести осциллографические измерения амплитудных значений и периода напряжений Uвх(t), UC(t) и UR(t). Измерить фазовые сдвиги φ1 и φ2 напряжений UC(t) и UR(t) относительно

«опорного» напряжения Uвх(t) (φ1=ψвх-ψС, φ2=ψвх-ψR; ψвх, ψС и ψR – начальные фазы напряжений Uвх, UC и UR, соответственно). В

процессе измерений использовать метод калиброванной шкалы, визирные линии (аналог курсорных измерений) и фигуры Лиссажу.

Полученные результаты внести в таблицу П2.2.

Таблица П2.2

2. Исследование несинусоидальных периодических процессов.

2.1. Подать на вход схемы (рис. 2.3) последовательность однополярных положительных импульсов прямоугольной формы с размахом 3 В, частотой 10 кГц и длительностью 40мкс (рис. 2.5), используя генератор XFG1 в качестве источника сигнала, а осциллограф XSC1, как устройство контроля и измерения.

75

Формирование сигнала осуществляется путем изменения его амплитуды, частоты, постоянной составляющей и скважности.

2.2.Получить на экране осциллографа устойчивое изображение

сигнала UC(t) с удобными для работы максимально возможными размерами, подав его на вход А прибора.

2.3.Провести осциллографические измерения времени фронта τф, времени спада τсп, длительности τп, периода Т, размаха Uр и постоянной составляющей U0 сигнала методом калиброванной шкалы и с использованием визирных линий. Полученные результаты внести в табл. П2.3.

Таблица П2.3

2.4.Подать на вход осциллографа с генератора XFG1 последовательность однополярных импульсов треугольной формы с размахом 2 В и частотой 10 кГц (рис. П2.14).

Провести осциллографические измерения амплитуды Um, среднего значения U0’ и периода Т.

2.5.Подключить к выходу генератора мультиметр и снять его

показания в режиме измерения напряжения постоянного (α-) и переменного (α~) тока.

2.6.Выполнить аналогичные измерения (пп. 5 и 6) для сигнала, изображенного на рис. 2.5.

2.7.Результаты измерений внести в табл. П2.4.

76

Гаркуша Олег Владимирович Коротеев Владимир Иванович Павловский Валерий Александрович

Введение в лабораторный практикум «Линейные электрические цепи»

Учебно-методическое пособие

Редактор Е.К. Коцарева Оригинал-макет изготовлен В.И. Коротеевым

Подписано в печать 15.11.2011. Формат 60*84 1/16 Печ. л. 5,0. Уч.-изд. л. 5,0. Тираж 950 экз.

Изд. № 3/6. Заказ 68.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское ш., 31.

ООО «Полиграфический комплекс «Курчатовский». 144000, Московская область, г. Электросталь, ул. Красная, д.42