1.6. Выполнение лабораторной работы

Подготовка осциллографа к измерениям – калибровка. Измерение параметров калибровочного сигнала

Состав оборудования: осциллограф, кабель.

Включить осциллограф переключателем «Сеть», поставить переключатель синхронизации П2 в положение «Внутр» или «Сеть». Вращая регулировку «Уровень», получить изображение линии развертки. Регулировкой «Смещение Y» установить линию в центре экрана, регулировкой «Смещение X» совместить начало развертки с крайним левым делением шкалы. Регулировками «Яркость» и «Фокус» установить необходимую яркость и четкость изображения линии.

Включить калибратор, поставить положение переключателя П2 в положение «Внутр. синхр.», переключатель П4 в положение «+», переключатель «Вольт/дел.» поставить в такое положение, чтобы изображение сигнала меры по вертикали занимало всю шкалу, а переключатель «Время/ дел.» в положение, при котором на экране виден период колебания сигнала калибратора. Регулируя «Уровень» и «Стабильность», получить осциллограмму (рис. 16). Измерить параметры калибровочного сигнала.

Например.

Сигнал калибратора имеет параметры: U_м = 100 мВ, f_м = 2 кГц.

Определяем:

Т_М = 1/2000 Гц =

= 0,5·10^-3с = 500 мкс

Рисунок 1.16 – Осциллограмма калибровочного сигнала

По результатам измерений рассчитываем: ;

;

.

Если измеренные значения U_М изм, T_М изм не соответствуют параметрам сигнала меры, то, вращая «верхние части» переключателей «Вольт/дел.» и «Время/дел.», установить их в такие положения, при котором измеренные значения U_М изм и T_М изм будут равны известным параметрам (U_М, T_М) сигнала меры. При калибровке переключатели П1 и ПЗ могут находиться в любом положении, так как постоянная составляющая сигнала калибратора U₀ = 0.

После проведения калибровки ручки плавных регулировок «Вольт/дел.» и «Время/дел.» не смещать!

Измерение параметров гармонического сигнала

Состав оборудования: осциллограф, генератор гармонических колебаний (Г3-109), кабель.

Включить генератор ГЗ-109.

Установить рекомендуемые параметры выходного сигнала:

Частота f = (№_бр + 100) кГц;

напряжение U = (0,2 ·№_бр+2) В,

где №_бр – номер бригады.

Рассчитать Т.

Выход ( ) генератора ГЗ-109 соединить кабелем со «ВходомY» осциллографа. Режим синхронизации - «Внутр.». Положение переключателей П1 и ПЗ – любое. Получить устойчивое изображение исследуемого сигнала. Для этого сначала провернуть ручки «Уровень» и «Стабильность» вправо (по часовой стрелке) до упора. Если на экране изображение неустойчиво, то необходимо вращать регулировку «Стабильность» влево (против часовой стрелки) до момента исчезновения изображения, а затем поворотом ручки «Уровень» получить осциллограмму.

С помощью переключателей «Вольт/дел.» и «Время/дел.» получить на экране изображение одного периода колебаний (рис. 1.17).

Установить на генераторе Г3-109: f = (10·№_бр+ 100) Гц, U = (0,1·№_бр+ 1) В. Выполнить измерения параметров гармонического сигнала.

Определяем значения:

К_у=….( переключатель «Вольт/дел.»:

по насечке)

К_х=…. (переключатель «Время/дел.»)

l_y=….(количество делений, занимаемых измеряемым параметром вдоль оси у)

l_x=…. (количество делений, занимаемых измеряемым параметром вдоль оси х)

Рисунок 1.17 – Осциллограмма гармонического сигнала

Измеренные параметры гармонического сигнала рассчитываем по формулам:

, , .

Установить на генераторе Г3-109: f = (10·№_бр+ 100) Гц, U = (0,1·№_бр+ 1) В.

Измерить параметры гармонического сигнала.

Измерение параметров периодической последовательности импульсных сигналов

Состав оборудования: осциллограф, генератор Г5-54, 2 кабеля.

Не включая генератор, установить на нем параметры импульсного сигнала, рассчитав их по формулам: длительность импульса τ_u = (2·№_бр + 2) мкс, время задержки t_з = (0,1·№_бр + 1) мкс, частота генератора , выбрав период повторения импульсов Т=(3….4) τ_u.

Включить генератор, установить амплитуду выходного сигнала U_m = (0,2·№_бр + 2) В и положительную полярность. Выходной сигнал 2-го канала генератора подать на «вход Y» осциллографа. Установить переключатель П2 в положение «Внутр.», переключатель П4 в положение «+», переключатель П1 в положение «~», переключатель «Вольт/дел.» в положение, при котором изображение по вертикали будет на весь экран. Ручками «Уровень» и «Стабильность» добиться устойчивого изображения на экране. Изменяя положение переключателя «Время/дел.» и регулировки «Уровень», получить на экране изображение фронта сигнала (рис. 1.18 а). Выполнить измерение фронта .

Поставить переключатель П4 в положение «-» и изменяя «Уровень» получить изображение заднего фронта сигнала (рис. 1.18 б). Выполнить измерение длительности фронта .

Поставить переключатель П4 в положение «+», изменяя «Уровень» и положение переключателя «Время/дел.», получить изображение импульса (рис. 1.18 в). Измерить амплитуду импульса U_m и длительность .

Изменить положение переключателя «Время/дел.» так, чтобы на экране получить изображение одного периода колебаний (рис. 1.18 г). Измерить период T и определить частоту f. Измерить постоянную составляющую U₀. Для этого переключатель П1 поставить в положение «~». Смещение сигнала на экране при переключении П1 из положения «~» в положение «~» определяет значение U₀. Для получения больших значений l_x (рис. 1.18 д) необходимо уменьшить значение К_у переключателем «Вольт/дел.».

При измерении времени задержки t_з переключатель П2 поставить в положение «Внешн.». Выходной сигнал 1-го канала (канал синхроимпульсов) генератора Г5-54 подать на вход осциллографа в гнездо «Внешн.». Переключатель П4 поставить в положение «+». Вращением ручки «Уровень» добиться появления на экране линии развертки. (При снятии сигнала внешней синхронизации изображение линии развертки должно пропадать).

Сигнал 2-го канала генератора (исследуемый импульсный сигнал) подать на «Вход Y». Переключатель «Время/дел.» установить в такое положение, чтобы на экране получить изображение (рис. 1.18 е).

Измерить время задержки τ_з сигнала второго канала генератора по отношению к сигналу 1-го канала генератора.

Рисунок 1.18 – Изображения осциллограмм при измерении параметров периодического импульсного сигнала

По результатам выполнения лабораторной работы студент оформляет протокол, содержащий рисунки осциллограмм, по которым проводились измерения, результаты измерений с указанием измеренных параметров на осциллограммах, положение переключателей при снятии каждой осциллограммы (режим синхронизации, полярность синхронизации, вход открыт или закрыт, значения К_у и К_х), а также схематическое изображение передней панели управления с указанием органов управления осциллографом.

Студент должен знать функциональную и метрологическую схему осциллографа, назначение органов регулировки и управления, уметь выбрать необходимый режим работы и практически проводить измерения амплитудных и временных параметров сигналов.