4. Использование осциллографа

а) для определения амплитуды, периода и частоты синусоидальных колебаний.

Для определения амплитуды и периода синусоидальных колебаний необходимо добиться получения на экране неподвижной картины, как это показано, например, на рис. 9.9.

На рис.9.9 амплитуда составляет 2,5 деления. Если, к примеру, переключатель 26 (рис.9.4) вольт/деление установлен на 50 мВ, то амплитудное значение напряжения на входе Х осциллографа будет равно U₀= 2,5дел.• 50 мВ/дел.=125 мВ.

Н а рис.9.9 горизонтальное расстояние составляет 8,3 деления. Если переключатель 15 (рис.9.4) время/деление установлен на 2 мс, то период будет равен Т=8,3 дел. • 2мс/дел.=16,6 мс.

Частота=1/Т=1/16,6=60 Гц.

б) для определения периода биений.

Для определения периода биений необходим двухканальный осциллограф. Для получения картины на экране осциллографа, подобной изображенной на рис.9.5, на два входа каналов Х и Y подают напряжения одинаковой амплитуды и близких частот. Далее, аналогично предыдущему пункту, определяют период биений.

в) для определения сдвига фазы.

Сдвиг фазы двух гармонических взаимно-перпендикулярных колебаний (напряжений) можно определить методом эллипса. Для этого нужно на горизонтальную и вертикальную пластины осциллографа подать напряжения одной и той же частоты.

Т огда по длине отрезков х и у (рис.9.10), отсекаемых эллипсом на осях координат, и по максимальным отклонениям А и В пятна в направлении осей координат можно определить угол из выражения:

. (9.13)

г) для определения частоты колебаний по заданной частоте.

При подаче напряжений на горизонтальную и вертикальную пластины осциллографа электронный луч под влиянием двух взаимно перпендикулярных переменных напряжений будет описывать фигуры Лиссажу (рис.9.8). Они будут неподвижны, если подводимые частоты относятся как целые числа: 1:1, 1:2, 1:3, ..., 2:1, 2:3, 2:5, ...

Если частоты складываемых напряжений равны, то в зависимости от разности фаз складываемых напряжений получаются фигуры, изображенные в первой строке рис.9.8. Если напряжения изменяются при равных фазах ( ), то при различных соотношениях частот на экране получаются фигуры, изображенные на других строках рис.9.8. Учитывая, что световое п ятно под действием переменных напряжений, подаваемых на горизонтальную и вертикальную пластины осциллографа, за каждый период дважды пересекает соответственно вертикаль и горизонталь, соотношение частот можно определить по отношению числа точек пересечения фигуры Лиссажу с вертикалью и горизонталью. Вертикаль и горизонталь не следует проводить через узловые точки фигуры или по касательной к ней. На рис.9.11 указано соотношение частот, подсчитанное указанным выше способом.

Определив соотношения частот и зная одну из них, легко определить частоту изменений второго напряжения.

5. Схема экспериментальной установки

В настоящей работе для выполнения всех упражнений используется одна и та же схема соединения приборов (рис.9.12).

В качестве осциллографа выступает двухканальный осциллограф ОСУ-20 (далее ЭО). В качестве источников синусоидальных колебаний выступают звуковые генераторы: ГЗ – 109 (далее ЗГ1) и J2464-2 (далее ЗГ2). Выходы генераторов ЗГ1 и ЗГ2 соединены с входами X и Y ЭО соответственно, с помощью соединительных кабелей.