- •Изучение работы электронного осциллографа. Измерение параметров электрических импульсов
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Определение импеданса электрических схем, моделирующих свойства биологической ткани
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Исследование прохождения прямоугольных импульсов через линейную цепь
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.8 изучение работы усилителя низкой частоты на транзисторе
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для самоконтроля
- •Определение параметров параллельного колебатеольного контура резонансным методом
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Вопросы для контроля результатов усвоения.
- •Изучение влияния высокочастотных электрического и магнитного полей на электролиты и диэлектрики. Аппараты для высокочастотной терапии
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок.
- •1.Физические основы действия высокочастотных колебаний на ткани организма.
- •2.Терапия высокочастотными электрическими токами вч-терапмя). Дарсонвализация.
- •Описание установки
- •4) Заменять электроды и провода при включенном аппарате. Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения.
- •Лабораторная работа № 4.11 изучение оптического микроскопа. Измерение размеров малых объектов
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.12 определение концентрации сахара в растворе поляриметром
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.13 физические основы спектроскопии
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Устройство спектроскопа
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.14 концентрационная колориметрия
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Устройство и работа фотоколориметра
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.15 изучение работы газового лазера
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.16 определение активности радиоактивного препарата
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Определение линейного коэффициента ослабления радиоактивного излучения в веществе.
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Тестовые здания для самоконтроля усвоения учебного материала лабораторных работ Тестовые задания к лабораторным работам № 4.1 – 4.4.
- •Тестовые задания к лабораторным работам № 4.5 – 4.10.
- •Тестовые задания к лабораторным работам № 4.11 – 4.16.
- •Приложение
- •Фундаментальные физические константы
- •Приставки для обозначения кратных и дольных единиц в системе си
- •Соотношение единиц измерений физических величин
- •Значения тригонометрических функций
- •Линии излучения ртутной ламы низкого давления
- •Ответы на тестовые задания к лабораторным работам № 4.1 – 4.4.
- •К лабораторным работам № 4.5 – 4.10.
- •К лабораторным работам № 4.11 – 4.16.
Лабораторная работа № 4.5
Изучение работы электронного осциллографа. Измерение параметров электрических импульсов
Мотивационная характеристика темы. В современной медицинской аппаратуре широко используется осциллографическое представление меняющихся во времени параметров различных процессов. Приборы, позволяющие реализовать такое представление и измерять значения параметров меняющихся во времени называют осциллографами.
Цель работы: Изучить принцип работы электронного осциллографа, научиться измерять амплитуду, период и частоту гармонического и прямоугольного импульсного напряжений.
К работе необходимо:
Знать |
Уметь |
1.Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. 2.Устройство электроннолучевой трубки и принципы ее работы. 3.Назначение основных блоков осциллографа. 4.Чувствительность осциллографа, от чего она зависит. 5.Единицы измерения напряжения, силы тока, частоты. |
1.Подготовить электронный осциллограф к работе. 2.Определять основные параметры осциллографа: чувствительность усилителей вертикального и горизонтального отклонения. 3.Измерять амплитудные значения напряжения и тока, временные характеристики импульса и частоту. |
Литература
1.Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М., "Высшая школа", 1999, 1987, Гл. 23.
2.Эссаулова И.А., Блохина М.Е., Гонцова Л.Д. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., "Высшая школа",1987, лаб. 21.
Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
1.Как ведут себя положительный и отрицательный электрические заряды в постоянном электрическом и магнитном полях?
2.Как управляют движением электронного пучка в электронно-лучевой трубке (ЭЛТ)?
3.Почему по горизонтальной оси ЭЛТ измеряется время?
4.Как определяется чувствительность усилителей вертикального и горизонтального отклонения луча?
5.Что представляют собой фигуры Лиссажу на экране ЭЛТ?
6.Чем отличается чувствительность усилителей осциллографа от цены деления масштабной линейки ЭЛТ?
Информационный блок
У
Рис.1
Осциллограф, рис.2. состоит из следующих основных блоков: электроннолучевой трубки ЭЛТ (1), генератора развертки (2), усилителей вертикального (4) и горизонтального (5) отклонения электронного луча, блока синхронизация развертки луча (3), блока питания (6).
Э
Рис.2
Катод
К является источником электронов. Перед
катодом расположен управляющий электрод
УЭ ( сетка или модулятор) с отверстием
посередине, на который подается небольшой
отрицательный по отношению к катоду
потенциал. Путем изменения этого
потенциала (вращением ручки «Яркость»)
регулируется количество электронов,
составляющих луч и, соответственно,
яркость пятна на экране. Н
Рис.3
Управление лучом в трубке осуществляется с помощью электрического поля.
При исследовании переменного электрического напряжения, которое подается на вертикально отклоняющие пластины (ПУ), между ними создается переменное электрическое поле, под действием которого электронныйлуч, а вместе с ним и светлое пятно на экране, будут совершать колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости пластин. На экране образуется вертикальный штрих, амплитуду которого изменяют с помощью ручек «Усиление У» и «Ослабление».
Д ля получения графика изменения исследуемого напряжения во времени его необходимо развернуть во времени. Для этого надо заставить луч перемещаться равномерно в горизонтальной плоскости. Для этого в трубке имеется еще пара пластин, которые называются горизонтально отклоняющими пластинами (Пх).
На пластины подается напряжение от генератора развертки, которое равномерно увеличивается во времени, затем быстро убывает. График этого напряжения имеет пилообразную форму (Рис.4.). С увеличением этого напряжения луч равномерно перемещается на экране слева направо. Время этого процесса называется периодом развертки Тр . При быстром убывании напряжения развертки луч быстро возвращается в начальное положение. Частоту напряжения развертки изменяют с помощью переключателя «Диапазон частот», ступенчато и плавно с помощью ручки потенциометра «Частота плавно». Напряжение развертки подается на вход усилителя горизонтального отклонения луча, а с него на горизонтально отклоняющие пластины. Амплитуду напряжения развертки изменяют с помощью ручки потенциометра «Усиление Х».
Если на луч действует только напряжение развертки, то на экране виден горизонтальный штрих. Если одновременно подать на вертикально отклоняющие пластины исследуемое переменное напряжение, а на горизонтально отклоняющие пластины - напряжение развертки, то на экране получим кривую - график зависимости исследуемого напряжения от времени.
Для получения на экране ЭЛТ устойчивого изображения необходимо. чтобы электронный луч начинал свое повторное движение в одной и той же фазе с исследуемым сигналом. Это может быть только в том случае, если период пилообразных колебаний равен или кратен периоду исследуемых колебаний. Процесс согласования фаз называется синхронизацией развертки и осуществляется с помощью блока синхронизации. Если синхронность не установлена, то картина на зкране ЭЛТ перемещается и может появиться даже несколько кривых. Синхронность устанавливают с помощью генератора развертки (подбирая частоту развертки) и блока синхронизации (вращением ручки «Амплитуда синхронизации».
Усилители горизонтального и вертикального каналов отклонения позволяют изменять напряжение, подаваемое на горизонтальные и вертикальные пластины ЭЛТ, при этом изображение на экране растягивается или сжимается по соответствующему направлению. Блок питания обеспечивает подачу необходимых напряжений на ЭЛТ, усилители, генератор развертки и другие узлы осциллографа
Основной характеристикой осциллографа является его чувствительность (отклонение светового пятна при изменении напряжения на отклоняющих пластинах на 1В). Так как имеются две независимые отклоняющие системы: по горизонтальной оси х и по вертикальной оси у, - то соответственно можно указать и две чувствительности Sx и Sy:
Sx=x/Ux , Sy=y/Uy.
С помощью осциллографа можно не только наблюдать форму исследуемого сигнала, но и измерять его различные характеристики. Наиболее часто измеряют амплитуду сигнала, его частоту или длительность (время одного периода).
Для измерения амплитуды напряжения в некоторых типах осциллографов канал вертикального отклонения нужно калибровать, используя эталонный сигнал.
В этом случае около ручек регулировки усиления канала вертикального отклонения на лицевой панели осциллографа указывают значения величины, обратной чувствительности, соответствующей каждому положению ручки (В/см).
Для определения частоты исследуемого сигнала усиление усилителя горизонтального отклонения калибруется в масштабе времени. Ручка регулировки длительности развертки градуирована в мс/см., мкс/см. или в Гц. Установив фиксированную длительность развертки k и измерив на экране расстояние х по горизонтали между соседними точками, находящимися в одинаковых фазах, можно определить период Т и частоту f исследуемого сигнала:
T=kx, f =1/(kx)
Ч
Рис.5