ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
НЕГАРМОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
Цель работы: научиться получать сигналы негармонической формы и исследовать влияние составляющих негармонического сигнала на его форму.
Домашнее задание
1 Изучите по [1], [2] тему «Цепи при периодическом негармоническом воздействии».
2 Подготовьте бланк отчета.
3 Подготовьте ответы на вопросы для самопроверки.
4 Сложите на временной диаграмме гармоники с частотами f1 и 2f1 для двух случаев:
а) фазы гармоник φ1=φ2=0;
б) фазы гармоник φ1=0, φ2=90°;
5 Сложите на временной диаграмме в масштабе гармоники напряжения
u1=Um1sin ωt и u3=Um3sin 3ωt, где Um1 равно номеру записи студента в журнале плюс 10. Um3 равно номеру записи студента в журнале.
Вопросы для самопроверки
1 Сигнал какой формы называют словом «гармоника»?
2 Как получить сигнал несинусоидальной формы?
3 Что значит разложить функцию в ряд Фурье?
4 Запишите первую и вторую форму ряда Фурье.
5 Запишите ряд Фурье, если кривая тока обладает симметрией относительно оси «ОХ».
|
|
6 Запишите ряд Фурье, если кривая напряжения обладает симметрией относительно оси «ОY».
7 Что называется спектром сигнала?
8 Какой спектр имеет периодический сигнал, непериодический сигнал?
9 Поясните, какой метод расчета применяют для анализа цепей при негармоническом воздействии.
Приборы и оборудование
1 Лабораторный стенд ЛКТЦ.
2 Соединительные провода (1 шт.).
Порядок выполнения работы
1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам для самопроверки.
2 Подготовка лабораторной установки к работе, получение инструктажа по технике безопасности.
2.1 Ознакомиться с блоками, которые используются в данной работе (умножитель частоты, генератор Г3, осциллограф).
2.2 Внешним проводником соединить гнездо «ВХОД 2-ого КАНАЛА» блока «ЭК» с гнездом «ВЫХОД ПЕРВОЙ ГАРМОНИКИ» на блоке «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ».
2.3 Поставить переключатели в следующие позиции:
– на блоке Г1 тумблер в положение «ВНУТР»;
– на блоке Г2 переключатель формы сигнала в третью позицию ();
– на блоке Г3 тумблеры в положения «НОРМ» и «1В»;
– на блоке «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ» все тумблеры в положение «ВЫКЛ», а все регуляторы повернуть против часовой стрелки до отказа;
– на блоке «ЭК» тумблер «КАНАЛ» установите в среднее положение;
– ослабление обоих каналов в положение 1:10;
– тумблеры синхронизации: «1-ый КАНАЛ» и «ВХОД Х» в положения «ВНУТР».
2.4 Пригласите преподавателя проверить собранную цепь.
2.5 Включите тумблеры в следующей последовательности: «СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР», «КОММУТАТОР-ОСЦИЛЛОГРАФ», «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ».
3 Исследуйте составляющие негармонического сигнала, для этого:
|
|
3.1 С помощью регуляторов «УСИЛЕНИЕ Х», «РАЗВЕРТКА», «УСИЛЕНИЕ 1-ого КАНАЛА», «РАСХОЖДЕНИЕ», «↔», «↕» установите в верхней части экрана изображение опорного сигнала, который подан на 1-ый канал – это должна быть синусоида размахом в 3 клетки длительностью 2-го периода.
3.2 Чтобы получить изображение 1-ой гармоники на втором канале в нижней части экрана, надо повернуть ручку регулятора 1-ой гармоники по часовой стрелке, а затем теми же регуляторами что и в п. 3.1 (только использовать регулятор «УСИЛЕНИЕ 2-го КАНАЛА»), установить на втором канале такой же сигнал, как в п. 3.1. Убедитесь, что оба сигнала, опорный и первой гармоники, имеют одинаковую частоту.
3.3 Зарисуйте полученные изображения в одних осях координат, разместив осциллограммы одна под другой.
3.4 На вход 2-ого канала подайте сигнал 2-ой гармоники. Для этого перенесите проводник из гнезда «ВЫХОД ПЕРВОЙ ГАРМОНИКИ» в гнездо «ВЫХОД ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ». Поверните ручку регулятора 2-ой гармоники по часовой стрелке, а затем с помощью регуляторов, используемых в п. 3.2, установите на экране изображение 2-ой гармоники. Убедитесь, что на вход 2-ого канала подано напряжение с частотой 2f1 (период сигнала стал в 2 раза меньше).
3.5 Зарисуйте осциллограмму сигнала с частотой 2f1 под предыдущими осциллограммами.
3.6 Повторите п. 3.4 и п. 3.5 для третьей гармоники.
4 Исследуйте влияние составляющих негармонического сигнала на его форму. Для этого:
4.1 Произведите сложение сигналов с частотами f1 и 2f1, т.е. 1-ой и 2-ой гармоник. Тумблер «КАНАЛ» на блоке «ЭК» переведите в правое положение (2-ой канал). Проводник с «ВЫХОД 3-ей ГАРМОНИКИ» перенесите на выходное гнездо сумматора (∑). На блоке «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ» включите тумблер 1-ой гармоники и регулятором «АМПЛИТУДА 1-ой ГАРМОНИКИ» и регулятором сумматора установите синусоиду с размахом 4 клетки. Включите тумблер 2-ой гармоники и убедитесь, что, изменяя амплитуду и фазу этой гармоники, можно изменять и форму негармонического (суммарного) сигнала. Зарисуйте одну из полученных осциллограмм (по вашему выбору).
4.2 Повторите п. 4.1 для сложения поочередно следующих гармоник:
а) 1-ой и 3-ей;
б) 2-ой и 3-ей;
в) 1-ой, 2-ой и 3-ей.
5 После снятия данных и представления их преподавателю выключить стенд в следующем порядке: «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ», «КОММУТАТОР-ОСЦИЛЛОГРАФ», «ГЕНЕРАТОР», «СЕТЬ»