ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
11.1. Цель работы.
11.1.1. Изучить устройство и правила эксплуатации электронных осциллографов;
11.1.2. Изучить методы измерения с помощью осциллографа амплитуды непрерывных и импульсных сигналов.
11.2. Основные теоретические положения.
 |
В основу работы электронного осциллографа (ЭО) положено управление движением пучка электронов воздействием на него исследуемым напряжением. Структурная схема ЭО осциллографа дана на рис. 11.1.
Рис. 11.1.
Исследуемое напряжение является функцией времени, отображаемой в прямоугольных координатах графиком U = ¦(t). Две пары пластин ЭЛТ отклоняют луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которые являются координатными осями. Для получения равномерной оси времени необходимо, чтобы луч электронов отклонялся в горизонтальном направлении с постоянной скоростью. С этой целью к горизонтально отклоняющим пластинам (Х) подводят от генератора пилообразное напряжение. Исследуемое напряжение подается к вертикально - отклоняющим пластинам ЭЛТ. Наблюдаемое на экране ЭЛТ изображение называется осциллограммой.
Чувствительность ЭЛТ определяется по формуле:
S = D l / D U, мм/В,
где D L - смещение пятна на экране ЭЛТ при изменении напряжения (U) на пластинах Y на 1В.
Для получения неподвижного изображения на экране ЭЛТ необходимо его синхронизировать напряжением генератора развертки, т.е. добиться равенства периода развертки периоду исследуемого сигнала.
11.2.1. Измерение напряжений.
Для измерения напряжений осциллографом применяется метод сравнения и метод калиброванной чувствительности канала вертикального отклонения (Y).
Первый метод основан на линейной зависимости между напряжением, поданным на вход осциллографа, и получаемым отклонением луча ЭЛТ по вертикали. Процесс измерения напряжения методом сравнения сводится к выполнению двух операций:
а) получению изображения измеряемого напряжения Uх и измерению размаха изображения по вертикали lх;
б) замене измеряемого напряжения известным (калиброванным) напряжением и регулировкой его до получения изображения с размахом по вертикали lх, близкого к lх. При этом:
lх
Uх = Uк ---- * Кд,
Lк
где Кд - коэффициент деления входного делителя.
В качестве источника известного напряжения используется специальный источник, помещаемый в осциллограф, называемый калибратором напряжения.
Для измерения напряжений методом калиброванной чувствительности на вход канала У подают калиброванное переменное напряжение Uк и с помощью плавной регулировки (ручкой "Усиление") коэффициента усиления канала У добиваются получения на экране ЭЛТ нужного размаха напряжения lк. При этом номинальная чувствительность S определится как:
S = l к/ U к.
В дальнейшем ручку "Усиление" вращать нельзя.
После калибровки на вход Y осциллографа подают измеряемое напряжение Uх, замеряют размер по вертикали lх и вычисляют искомое значение напряжения:
Uх = lх/S
Точность измерения напряжений с помощью осциллографа составляет 5...10%.
11.2.2. Измерение частоты переменного тока методом фигур Лиссажу.
Измерение частоты с помощью осциллографа производится путем сравнения частоты исследуемого сигнала с частотой образцового генератора. Для определения частоты методом фигур Лиссажу напряжение образцовой частоты f подается на вход Х усилителя горизонтального отклонения, а напряжение неизвестной частоты f - на вход У усилителя вертикального отклонения. Внутренний генератор развертки осциллографа выключается. Изменением образцовой частоты добиваются получения неподвижной фигуры Лиссажу. Фигуры зависят от числовых и фазовых соотношений частот.
Для определения отношения сравниваемых частот через наблюдаемую фигуру мысленно проводят две взаимно-перпендикулярные линии - вертикальную и горизонтальную, не проходящие через узлы фигуры, и подсчитывают число пересечений каждой линии с фигурой. Отношение числа пересечений горизонтальной линии Nг и вертикальной линии Nв с фигурой равно отношению периодов сигналов, поданных на отклоняющие пластины ЭЛТ:
Nг/Nв = То/Тх
или отношению частот этих сигналов:
N г/ N в = fX / f 0 ,
откуда Nг
f X = ------ * f0.
Nв
Синусоидальную развертку не рекомендуется применять при кратности частот свыше 10 ввиду трудности подсчета точек пересечения.
Примеры фигур Лиссажу (см. рис. 11.2.):
11.3. Проведение опыта.
11.3.1. Для проведения измерений напряжения и тока при помощи осциллографа соберите схему поверки ваттметра косвенным методом (Рис. 3.3.) и подключите осциллограф поочередно к выводам R17, R18, R19 (для измерения напряжения) и к выводам токовой обмотки ваттметра W1 или к выводам амперметра А1 (для измерения тока). Изменяя напряжение, установите такую величину тока и напряжения, которые можно достаточно точно измерить.
11.3.2. Повторить измерения с различными величинами сопротивлений (R17, R18, R19). Сравните результаты измерений, полученные с помощью осциллографа с показаниями приборов.
 |
Рис. 11.2.
11.3.3. Для измерения частоты необходимо собрать схемы согласно рис.11.3. Для включения ГНЧ необходимо установить тумблер S4 в верхнее положение.
 |
Рис. 11.3.
Измеряемой является частота, получаемая с выхода генератора низкой частоты. Включите осциллограф и генератор. Плавно регулируя частоту выходного сигнала генератора добейтесь устойчивого рисунка на экране осциллографа и произведите подсчет вершин на вертикальной и горизонтальной сторонах рисунка.
11.3.3. Повторите опыты, поворачивая ручку "Частота" до получения на экране осциллографа следующего устойчивого изображения.
11.3.4. По окончании работы верните все аппараты в исходное положение и отключите стенд.
11.4. Обработка результатов опыта.
11.4.1. Произведите вычисление величины исследуемой частоты по формуле:
m
f У = ----- * f Х ,
n
где fу - частота сигнала на входе У;
fХ - частота сигнала на входе Х;
m - число вершин в горизонтальной плоскости;
n - число вершин в вертикальной плоскости.
11.5. Вопросы для самопроверки.
11.5.1. Какие параметры синусоидальных сигналов можно измерять электронным осциллографом?
11.5.2. Для какой цели применяют в осциллографе синхронизирующее напряжение?
11.5.3. Для какой цели в осциллографе применяют развертывающее напряжение?
11.5.4. Какую форму имеет напряжение на выходе генератора развертки?
11.5.5. На какие электроды ЭЛТ подается исследуемое напряжение?
11.5.6. Какие способы применяются для измерения частоты осциллографом?
11.5.7. Исходя из какого условия определяют частоту неизвестного сигнала при помощи осциллографа?
Дата: 2019-03-05, просмотров: 280.
