e2 (Методички к лабам), страница 3

Приведены в техническом описании к инструкции по эксплуатации.Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения переменного напряжения (в %) :ε= [1+0,5 (UК /U-1)](8)(на пределах от 100 мВ до 1000 В и на частотах от 20 Гц до 100 кГц), где UK значение установленного предела измерения; U - значение измеряемой величины.Пределы погрешности измерений других величин приведены в техническом описании вольтметра.Порядок подготовки к проведению измерений;1) ознакомиться с переключателями управления вольтметра, лицевая панель которого показанана рис. 8;2) тумблером "Сеть" включить вольтметр, при этом должны высветиться цифры индикаторноготабло;3) установить нулевое показание вольтметра.

Для этого необходимо: а) установить переключателем 1 рода работ и пределов измерения необходимый предел, б) при помощи измерительныхкабелей замкнуть входные гнезда U, R и О (при измерении постоянного напряжения) или входные гнезда I и O (при измерении постоянного тока), в) установить переменным резистором >0<нулевое показание вольтметра и равновероятное появление знаков (+ и - ) на индикаторномтабло;4) при помощи измерительного кабеля подать на соответствующий вход вольтметра сигнал отобъекта измерения;5) провести считывание результата измерения по индикаторному табло;6) если на табло индуцируется символ перегрузки (П или >), то необходимо отсоединить вольтметр от объекта измерения.В7-27А/11СетьT,R> 0< U,R O IРис.8УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА.Электронно-лучевой осциллограф - прибор для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров.

Электрическая структурная схема универсального осциллографа изображена на рис. 9. Основными блоками (узлами) осциллографа являются электроннолучевая трубка (ЭЛТ), генератор развертки (ГР), усилитель вертикального отклонения луча Ус."У", усилитель горизонтального отклонения луча Ус. "X" и блок питания (БП). Электроннолучевая трубка определяет принцип действия прибора, и от ее характеристики в значительноймере зависят параметры и возможности применения осциллографа в целом. В осциллографахиспользуются главным образом ЭЛТ с электростатическим управлением луча. Лаборатории физического практикума оснащены универсальными осциллографами: C1-77 (двухлучевой), C1-68(однолучевой).Устройство и принцип действия ЭЛТ.

Схематически устройство ЭЛТ показано на рис.10. Вторце узкой части стеклянного баллона расположен катод К в виде небольшого цилиндра,внутри которого помещена спираль для подогрева. Дно цилиндра с внешней стороны покрытооксидным слоем. С его поверхности при подогреве испускаются электроны. Вблизи катода расположен полый цилиндр, называемый управляющим электродом (или модулятором М ), который служит для изменения плотности тока электронного луча. К модулятору подводится отрицательный потенциал, регулируемый обычно от нуля до нескольких десятков вольт, Электронный поток формируется только из электронов, прошедших диафрагму модулятора.

Небольшойотрицательный потенциал, подводимый к модулятору, способствует предварительной фокусировке электронного потока. Далее по оси трубки располагаются еще два цилиндра аноды - A1 иА2. Анод A1 находится под положительным потенциалом в несколько сотен вольт. К аноду А2подводится напряжение, достигающее в некоторых ЭЛТ несколько киловольт. Оба анода ускоряют и фокусируют поток электронов.

Сформированный пучок электронов проходит междувертикально и горизонтально отклоняющими пластинами "У" и "X", попадая на экран Э,покрытый люминофором. Под воздействием электронного пучка начинает светиться экран.Ус. "У"ВХОД "У"ГРБПЭЛТВХОД "Х"Ус. "Х"Рис.9"У"КЭМ А1 А2"Х"Рис.10Важной характеристикой ЭЛТ является чувствительность пластин к напряжению. Чувствительностью пластин к напряжению называется отношение, характеризующее смещение h пятна наэкране при изменении на 1 В постоянного напряжения, приложенного к пластинам, т.е.æ=h/U.Чувствительность пластин, зависит от их геометрии, расположения относительно друг друга иэкрана, скорости электронов, пролетающих между пластинами.Величина, обратная чувствительности, называется коэффициентом отклонения b=1/æ и измеряется в вольтах на метр.Принцип отображения формы исследуемого сигнала на экране ЭЛT в общих чертах можнопредставить следующим образом.

Исследуемый электрический сигнал y=f(x) является функцией времени. Поэтому для наблюдения на экране ЭЛT исследуемого сигнала необходимо, чтобылуч на горизонтали отклонялся пропорционально времени, а по вертикали - пропорциональноисследуемому сигналу. С этой целью к пластинам X от генератора развертки подводят пилообразное напряжение (рис. 11), обеспечивающее равномерное движение луча по горизонтали, а кпластинам У – исследуемый сигнал.

При минимальном отрицательном напряжении (точка С )луч находится на экране в крайнем левом положении. По мере роста пилообразного напряжения луч перемещается слева направо с постоянной скоростью в течение tn (прямой ход), достигая правого крайнего положения на экране. Когда напряжение спадает от А до В, луч совершаетобратный ход за время t0, быстро возвращаясь в исходное положение, чтобы в следующийпериод повторить цикл; при этом всегда t0 << tnАUГР0tВtПСt0TРРис.11Для неподвижности изображения необходимо, чтобы период TP развертывающего напряжениябыл равен или кратен периоду исследуемого сигнала TП, т.е.

ТP=nTП, где n = 1, 2, 3,.Это достигается синхронизацией напряжения развертки исследуемым или внешним сигналом.Измерение частоты электрических сигналов с помощью фигур Лиссажу. Если выключить генератор развертки и подать синусоидальное напряжение одновременно на обе пары пластин ЭЛТ,то электронный луч под действием двух взаимно перпендикулярных полей будет прочерчиватьна экране некоторую кривую, которую называют фигурой Лиссажу. Форма этой кривой зависитот сдвига фаз, соотношения амплитуд и частот напряжений, приложенных к пластинам.Пусть колебания одинаковой частоты, подаваемые на пластины "Х" и "У", изменяются по законуx=А cos( ωt +φ1 ), у= B cos (ωt +φ2),где А и В, φ1, и φ2 - амплитуды и начальные фазы соответственно первого и второго колебаний.Исключая из этих уравнений время, найдем уравнение траектории луча на экране:y22 xyx2cos (ϕ 2 − ϕ 1 ) = sin 2 (ϕ 2 − ϕ 1 ) .+ 2 −2ABABЧастные случаи:а) при φ2 – φ1 = 0 уравнение примет вид2откудаy x− = 0,BAy =BxAуравнение прямой, проходящей через начало координат и образующей с осью ОХ угол α, длякоторого tgα = В/А.Вдоль этой прямой точка совершает гармонические колебания видаC·cos(ωt), у которого частота результирующего колебания равна частоте ω исходных колебаний, а амплитуда результирующего колебанияС = A2 + B 2б) при φ2 – φ1= π уравнение траектории принимает вид2откудаy x+ =0BAy = −BxAуравнение прямой.

Вдоль этой прямой точка совершает гармоническое колебание с той же амплитудой и частотой, что и в предыдущем случае, однако прямая лежит во 2-м и 4-м квадрантахв) при φ2 – φ1= π/2 или 3 π/2 уравнение траектории имеет видx2y2+ 2 =1A2BЭто - уравнение эллипса, приведенное к осям ОХ и ОУ. При А=В траектория - окружность. Всепрочие значения разности фаз, кроме - 3 π /2 и - π /2, дают эллипсы, не приведенные к осям ОХи ОУ.При сложении колебаний кратных частот получаются траектории более сложной формы, а фигуры замкнутыми и неподвижными. По фигурам можно определить отношение частот. Для этого изображение фигуры пересекают двумя прямыми линиями – горизонтальной и вертикальной.Отношение числа nХ пересечений горизонтальной прямой с фигурой к числу nY пересеченийвертикальной прямой c фигурой равно отношению частоты υУ напряжения, поданного на входY, к частоте υХ напряжения, поданного на вход Х, т.е.νYn= XνXnYГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ГЗ-102Назначение: генератор представляет собой источник синусоидальных электрических колебанийзвуковой и ультразвуковой частот и предназначен для регулировки и испытания различной аппаратуры.Технические данные;1) диапазон частот генератора от 20 до 200 000 Гц, перекрывается четырьмя поддиапазонами, впределах которых частота изменяется плавно;2) основная относительная погрешность по частоте не превышает50 εν = 1 +%ν в диапазоне от 20 Гц до 20 кГци ευ= 1,5 % в диапазоне от 20 до 200 кГц (где υ - устанавливаемая по шкале частота, Гц);3) номинальная выходная мощность при активной нагрузке 600±6 Ом и частоте 1000 Гц, - неменее 100 мВт (7,75 В);4) максимальное выходное напряжение 8 В.Принцип действия.