Метрология(Калеев Д.В.) / Документы для ЛР / Требования к оформлению отчета о ЛР / Пример оформления ЛР2 2015

2.4. Измерение частоты напряжения методом фигур

Лиссажу

В данном испытании по форме фигуры Лиссажу определим неизвестную частоту , если частота 0 известна.

Будет оценено значение частоты сигнала с амплитудой 1 В, подаваемого с генератора NI-PXI-1033 FGEN. На один из входов осциллографа был подан сигнал с генератора FGEN, на другой – аналогичный сигнал с образцового генератора амплитуды 1 B с установки NI-ELVIS.

Плавной регулировкой частоты образцового генератора добиваемся неподвижной фигуры на экране осциллографа.

Искомую частоту определим по формуле:

= 0

Где и – максимальное количество точек пересечения фигуры Лиссажу с ее горизонтальной и вертикальной секущими соответственно.

В ходе работы было установлено, что фигура становится стабильной при частоте образцового генератора 0 = 50 Гц. Полученная фигура представлена на Рисунке 2.

Поскольку фигура представляет собой окружность, очевидно, что = = 2

Рисунок 2. Фигура Лиссажу при определении неизвестной частоты

11

Таким образом,

2= 50 2 = 50 Гц

2.5. Определение частоты среза апериодического звена

Перед вычислением непосредственно частоты среза , вычислим коэффициент:

= = , → 0

Установим осциллограф в следующий режим:

Развертка по оси Y: 1 В/дел

Режим пропуска сигнала синхронизации (канал Б): 1:1

Врезультате измерений получим следующие значения:

= 0,9 В

= 4,18 В

0,9= 4,18 = 0,22

Частоту среза определим, исходя из соотношения:

Отсюда, в частности, следует:

= 0,156

Входе испытания будем подбирать частоту входного сигнала такую, чтобы приведенная выше зависимость стала верной.

Последовательность измерений приведена в Таблице 3.

Таблица 3. Определение частоты среза

Как видно из представленной таблицы, соотношение = 0,156 выполняется наиболее точно при = = 7,5 КГц.

2.6. Определение разности фаз методом фигур Лиссажу

Разность фаз между сигналами на выходе и входе апериодического звена на частоте среза можно определить, исходя из следующего соотношения:

= arcsin

Настроим генератор сигнала NI-ELVIS на генерацию сигнала частоты, равной определенной ранее частоте среза . Измерим характеристики полученной фигуры Лиссажу (Рисунок 3):

= 0,84 дел; = 8,3 дел

Рисунок 3. Фигура Лиссажу, полученная на частоте среза

На основе полученных данных вычислим разность фаз:

0,84

= arcsin 8,2 = 57°

13

3. Вывод

В ходе лабораторной работы были сформированы компетенции в решении следующих задач при работе с электронным осциллографом и похожим измерительным оборудованием:

1.Определение погрешности калибраторов;

2.Определение неравномерности амплитудно-частотной характеристики и полосы пропускания осциллографа;

3.Определение нелинейности экранной развертки;

4.Измерение частоты напряжения методом фигур Лиссажу;

5.Определение частоты среза и разности фаз апериодического звена.

Перед началом работы с любом сложным измерительным устройством важно провести его калибровку, что помогает определить основные погрешности перед началом многократных измерений.

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) определяется отношением амплитуд, определенных на частотах из выбранного диапазона к амплитуде на частоте, считающейся основной. В диапазоне полосы пропускания неравномерность АЧХ не должна превышать 3 дБ.

В силу особенностей устройства экрана на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ),

важно учитывать искажения, связанные с нелинейностью экранной развертки.

Метод фигур Лиссажу весьма удобен и позволяет в большой точностью определять частоту некоторого гармонического сигнала, подстраивая частоту сигнала с известными характеристиками.

С помощью фигур Лиссажу можно определить частоту среза и разность фаз в апериодическом звене.

14