8.1 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- өлшеу құралдарының виртуалды модельдерін және олардың техникалық сипаттамаларын оқу;

- фазалық ығысуды өлшеуге имитациялық тәжірибелерді келесі екі өлшеу әдістерімен өткізіңіз: сызықты (көлденең) ұңғылау әдісімен және Лиссанжу фигуралары әдісімен;

- жиілікті өлшеу және периодты өлшеу құрылғыларының метрологиялық сипаттамаларын есептеңіз.

8.2 Виртуалды зертханалық жұмыстың құрылымдық сұлбасы. Жиілікті өлшеу және периодты өлшеу құрылғыларының метрологиялық сипаттамаларын есептеудің формулалары

Виртуалды зертханалық жұмыстың құрылымдық сұлбасы 8.1 суретте келтірілген. Синустіқ сигнал генераторымен жасалатын u₁(t) және u₂(t) сигналдары электронды-сәулелі осцилографтың сәйкесінше X және Y кірістеріне түседі. Сонымен бірге Y кірісіне сигнал фазаны ығыстыру RC-тізбегін өткеннен кейін түседі, бұл тізбек сигналдар арасындағы айырымдықты жасау үшін қажет.

Синустіқ сигнал генераторымен жасалатын сигналдың жиілігі мен периоды электронды жиілік өлшегішпен өлшенеді. Жиілік пен период арасындағы қатынас келесі формуламен анықталады

. (8.1)

8.1 Сурет – Виртуалды зертханалық жұмыстың құрылымдық сұлбасы

f_x жиілігін өлшеудің салыстырмалы қателігі (пайызбен) келесі формуламен анықталады

, (8.2)

мұндағы t_и – орталақтандыру уақыты (өлшеу уақыты), c;

f_x – сигналдың өлшенетін жиілігі, Гц.

T_x периодын өлшеудің салыстырмалы қателігі (пайызбен)

, (8.3)

мұндағы T_x –сигнал периоды, с;

f₀ – кванттайтын импульстердің жиілігі, Гц.

Y кірісіне түсетін сигналдың амплитудасы

, (8.4)

сигналдар арасындағы фазалық айырмашылығы

, (8.5)

мұндағы f_x – синустік сигнал генераторымен жасалатын сигналдың жиілігі;

R және C – RC-тізбектің параметрлері.

8.3 Фазалық ығысудың бұрышын өлшеу әдістері

Бұл жұмыста RC-тізбекпен жасалатын фазалық ығысуды екі сәулелі осцилографпен өлшеудің екі әдісі қарастырылған. Бірінші – көлденең ұңғылау әдісте осцилограф экранында екі тербеліс процестер (кернеулер бейнелері) алынады (8.2,а суретті қараңыз), сондықтан фазалық ығысу (градус бірліктерінде) келесі формуламен есептеледі

, (8.6)

мұндағы τ–u₁(t) және u₂(t) кернеулер арасындағы уақыттық ығысу;

T– u₁(t) және u₂(t) сигналдардың периоды.

8.2 Сурет – Фазалық ығысуды табу әдістері

Айтылған әдіс бойынша фазалық ығысудың бұрышын өлшеу қателігі осцилограф экранында кесінділерді өлшеу қателігіне, ұңғылаудың бейсызықтылығына, салыстырылатын қисықтардың симметриялық өсін дәлсіз анықталуына және синхронизациялау шарттарына тәуелді. Бұл әдістің абсолютты қателігі 1-5°.

Өлшеудің екінші әдісінде Лиссажу фигурасы – синустық ұңғылау әдісі қолданылады (8.2,б суретті қараңыз). Өлшеу алдында осцилограф каналдарының тік және көлденең симметриялары орнатылады. Содан кейін бір сигнал тік ұңғылау күшейткішінің кірісіне, ал екіншісі көлденең ұңғылау күшейткішінің кірісіне беріледі. Кіріс сигналдардың жиіліктері бірдей болған кезде осцилограф экранында эллипс пайда болады, оның иілу бұрышы фазалық ығысу бұрышына тәуелді. Сонда сигналдар арасындағы фазалық ығысу келесі формуламен анықталады

, (8.7)

мұндағы l_A және l_B – Лиссажу фигураларының бейнелері бойынша анықталатын нүктелер ординаталары.

Лиссажу фигуралары көмегімен фазалық ығысудың бұрышын анықтаудың қателігі бұрыштар 0 мен 180° жақын болғанда 2-3 % болады , және φ=90° болғанда 10-15 % дейін өседі.