2015-06-24
11805
С помощью осциллографа можно определить частоту неизвестного гармонического колебания. Для определения ее пользуются методом фигур Лиссажу.
Фигура Лиссажу – замкнутая кривая, получаемая на экране осциллографа при сложении взаимно перпендикулярных колебаний, подаваемых на отклоняющие пластины, если частоты этих колебаний равны или кратны.
Исследуемое гармоническое колебание складывается со взаимно перпендикулярными ему колебаниями известной частоты. В результате сложения получаются кривые сложной формы, по общему виду которых можно определить частоту исследуемого напряжения. Фигуры Лиссажу получаются разными при различных соотношениях кратных частот, поданных напряжений
(рисунок 14).
Зная частоту одного из поданных напряжений и вид фигуры Лиссажу, можно определить неизвестную частоту. Допустим, напряжение с известной частотой νу подается от звукового генератора "ЗГ" 'на пластины У, а напряжение неизвестной частоты νх на пластины X. В зависимости от кратности частот на экране осциллографа получаются различные фигуры Лиссажу. Из соотношения
|
|
|
где: е – заряд электрона [Кл], Е – напряженность поля [Н/Кл], по любой фигуре Лиссажу может быть найдена неизвестная частота.
где nу, nх – число пересечений фигурой Лиссажу осей х и у (пример на рисунке 15).
Рисунок 14 Пример пересечения фигурой Лиссажу осей х и у
Если в качестве опорного напряжения использовать напряжение промышленной сети, частота которого высокостабильна, то можно определить погрешность частоты колебаний, генерируемых звуковым генератором, а также зарисовать соответствующие фигуры Лиссажу, получившиеся на экране осциллографа.
Проведение измерений
Осциллограф имеет следующие режимы работа:
- открытый вход " ≃ " предназначен для исследования процессов, содержащих в своем составе постоянную составляющую или низкие частоты;
- закрытый вход " ∼' " предназначен для исследования электрических процессов, не содержащих в своем спектре низких частот, а также для отделения постоянной составляющей.
При наблюдении исследуемых сигналов и измерений их параметров (амплитуд, частоты, временных интервалов) пользуйтесь "ждущим" или "автоколебательным" режимом работы развертки и синхронизации.
Выберите режим работы генератора развертки. Для обеспечения режимов развертки кнопка "ждущ.авт." устанавливается в положения:
- "ждущ." нажата, "авт." - отжата. При работе в ждущем режиме запуск и синхронизация развертки производится:
- исследуемым сигналом (кнопка "Внутр.", "Внешн." отжата);
- внешним синхронизирующим импульсом (кнопка "Внутр", "Внешн." нажата).
|
|
|
Добейтесь четкого запуска развертки ручками "синхр." (уровень пуска) и · a.
Развертку от внешнего источника рекомендуется применять, когда для горизонтального отклонения луча необходимо использовать не пилообразное напряжение генератора развертки, а посторонний сигнал. Например, для измерения частот методом фигур Лиссажу, для получения синусоидальной или иных форм развертки. В этом случае органы управления установите в следующие положения:
"Внутр. внешн." - внутр. "Разв. вх. X" - вход X.
Подайте развертывающее напряжение от внешнего источника на гнездо "вход X" (синхр.).
ПРИМЕЧАНИЕ: ВО ИЗБЕЖАНИЕ ВЫХОДА ПРИБОРА ИЗ СТРОЯ ВЕЛИЧИНА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ВНЕШНЕГО ИСТОЧНИКА В ЛЮБОМ СЛУЧАЕ, С УЧЕТОМ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИГНАЛА, НЕ ДОЛЖНА ПРЕВЫШАТЬ ±5 В
1. Подайте на вход «Y» (клеммы «Вход» – «Земля» на передней панели, слева) переменное напряжение с выходных клемм генератора сигналов звуковой частоты, а на вход «Х» (клеммы «Вход» – «Земля» на передней панели, справа) – напряжение с выходных клемм генератора сигналов звуковой частоты. (Генератор развертки отключен).
2. Изменяя частоту сигнала генератора. Получите и зарисуйте несколько фигур Лиссажу.
3.
Рисунок 15 Примеры разных фигур Лиссажу при различных соотношениях кратных частот поданных напряжений и различных сдвигов фаз между ними
Контрольные вопросы и задания
Вопросы к допуску:
1. Что называется чувствительностью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) к напряжению? От чего она зависит?
2. Как измерить напряжение с помощью осциллографа?
3. Назначение канала горизонтального отклонения.
4. Назначение канала вертикального отклонения, его основные блоки.
5. Назначение генератора развертки и схемы синхронизации.
6. Что называется временем прямого и обратного хода луча?
7. От чего зависит число наблюдаемых периодов исследуемого напряжения на экране осциллографа?
8. Органы управления осциллографа.
Вопросы к сдаче:
1. Каков принцип действия и назначение ЭЛТ. Объясните устройство ЭЛТ и схемы подачи напряжения на электроды ЭЛТ.
2. Каково назначение электронной пушки и электронно-лучевой трубки? На какие электроды подается исследуемый сигнал в электронно-лучевой трубке?
3. Электронно-оптическая система ЭЛТ. Каково назначение первого и второго анода?
4. Что такое вторичная электронная эмиссия? Что такое Аквадаг и его назначение?
5. Как происходит электростатическое отклонение луча в ЭЛТ. Что показывает чувствительность трубки? Вывод формулы чувствительности пластин.
6. Что называется чувствительностью трубки, почему чувствительность X и Y пластин разная? Что показывает чувствительность трубки?
7. Назовите основные узлы осциллографа. Блок-схема осциллографа. Принцип действия прибора.
8. Какие виды движения электронов имеют место в электронно-лучевой трубке?
9. Что такое: канал вертикального отклонения луча, генератор развертки? Как происходит фиксирование временных процессов на экране осциллографа?
10. Принцип работы генератора развертки, график напряжения. При каком условии можно получить на экране один полный период исследуемого сигнала?
11. Принцип работы генератора развертки, график напряжения. На какие электроды в электронно-лучевой трубке подается развертывающее напряжение?
12. Назначение синхронизации.
13. При каком условии можно получить на экране неподвижное изображение исследуемого сигнала?
14. Органы управления осциллографом. С каким элементом трубки связана ручка "Фокус" и ручка "Яркость" передней панели?
15. Дать определение фигур Лиссажу, а также что и как можно определить с их помощью?
7 Содержание отчета
|
|
|
7.1 Наименование работы
7.2 Цель работы
7.3 Описание используемого оборудования.
7.4 Схема электронно-лучевой трубки осциллографа с пояснениями
(рисунок 1)
7.5 Структурная схема осциллографа (Рисунок 7)
7.6 Внешний вид передней панели осциллографа (Рисунок 13)
7.7 Краткое описание хода работы. Используемые формулы
7.8 Результаты измерений и расчетов по каждому упражнению
7.9 Изображение наблюдаемой осциллограммы пониженного напряжения городской сети
7.10 Изображения разных фигур Лиссажу при различных частотах подаваемых с генераторов звуковой частоты (не менее 7)
7.11 Выводы
Список использованной литературы
1. http://www.fizika.ru/fakult/08-klass/09f.htm
2. http://www.fizika.ru/fakult/08-klass/09g.htm
3. http://www.physics.vsau.ru/student/zem/Lab/LabOsc.htm
4. http://www.window.edu.ru/window_catalog/files/r29760/bstu22.pdf
5. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики: Электродинамика: Учеб. Пособие для студентов физ.-мат. фак. Пед. Ин-тов. – 2-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1990. -319 с.:ил.
6. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Изд. второе испр. и доп.– М.: Высшая школа, 2000.
7. Изучение электронного осциллографа. Методические указания к выполнению лабораторной работы №1 на 3 курсе (2 семестр) по дисциплине "Физика"./ Сост. В.Ю. Никифоров – Егорьевск: ЕТИ МГТУ "Станкин", 1999.- 18с (Машинопись)
8. Использование цифрового осциллографа GDS-840C для изучения периодических сигналов: Метод. указания к лаб. работам по курсу: Физические основы получения информации / Кафедра информационно-измерительных систем и физической электроники – г. Петрозаводск: Петрозаводский государственный университет, 2004.- 6 с.
9. Константин Чачин. Начало ламповой радиотехники // PC Week/RE №30 2001 г., стр. 23. Цитировано по http://www.computer-museum.ru/connect/lamp.htm
10. Лабораторный практикум по общей физике: Учебное пособие для студентов физических факультетов педагогических институтов/Ю.А.Кравцов, А.Н.Мансуров, Н.Г.Птицына и др.; под ред. Е.М.Гершензона, Н.Н.Малова. – М.: Просвещение, 1985
11. Портис А. Физическая лаборатория. - М.: Наука, 1978.
12. Трофимова. Т.И. Курс физики.: Учеб. Пособие для вузов– 7-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2003. -546 с., ил.
|
|
|
