Измерение параметров гармонического напряжения с помощью осциллографа

Лабораторная работа № 2.

Измерение параметров гармонического напряжения с помощью осциллографа

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:Приобретение навыков измерения параметров гармонического напряжения с помощью осциллографа. Получение сведений о характеристиках и устройстве электронного осциллографа.

 

СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Гармоническое напряжение характеризуется тем, что его текущее значение изменяется с течением времени по синусоидальному закону: , (1) где – амплитуда гармонического напряжения, t – время, – угловая частота гармонического напряжения, – фаза, а –…

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд представляет собой компьютерную модель, располагающуюся на рабочем столе персонального компьютера. На стенде находятся модели… При выполнении работы модели средств измерений и вспомогательных устройств… Модель электронного осциллографа используется при моделировании процесса измерения параметров переменного напряжения.…

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

 

1. Запустите программу-оболочку лабораторного практикума и выберите лабораторную работу № 3.5 «Измерение параметров гармонического напряжения с помощью осциллографа». На рабочем столе компьютера автоматически появится модель лабораторного стенда с моделями средств измерений (рис. 4).

2. Ознакомьтесь с расположением моделей средств измерений на рабочем столе. Включите модели средств измерений и опробуйте их органы управления. В процессе опробования установите регулятор выходного напряжения калибратора в среднее положение и наблюдайте форму сигнала на экране осциллографа. Изменяя напряжение, частоту и фазовый сдвиг на выходе калибратора, а также коэффициент развертки и чувствительность канала вертикального отклонения осциллографа проследите за изменениями изображения на экране осциллографа.

3. Подготовьте модели приборов к работе.

− Включите с помощью тумблера «Сеть» калибратор фазовых сдвигов и осциллограф.

− Установите регуляторы уровня выходных сигналов калибратора в среднее положение.

− Установите значение угла фазового сдвига между сигналами на выходах калибратора, равным 0 градусов.

− Установите переключатель управления режимом входных каналов осциллографа в положение II (одноканальный режим, подключен II-ой канал).

− Установите режим внутренней синхронизации развертки осциллографа (переключатель «Внутр-Внеш» находится в положении «Внутр»).

− Установите переключатель чувствительности входных каналов осциллографа в такое положение, чтобы входной сигнал целиком умещался на экране и был наибольшего размера.

− Установите переключатель коэффициента развертки осциллографа в такое положение, чтобы на экране умещалось примерно два периода исследуемого сигнала

4. Приступите к выполнению лабораторной работы.

 

Задание 1 Измерение с помощью осциллографа амплитуды гармонического напряжения.

 

а.) Установите частоту выходного сигнала калибратора, равной 10кГц.

б.) Подберите подходящий коэффициент вертикального отклонения, при котором размер изображения по вертикали (размах изображения) будет максимальным.

в.) Подберите такой коэффициент развертки, чтобы на экране умещалось несколько периодов исследуемого напряжения, и было удобно определить размах изображения.

г.) Измерьте размах изображения.

д.) Запишите в отчет показания осциллографа и калибратора, а также сведения о классе точности используемых средств измерений.

е.) Оставляя неизменной частоту исследуемого сигнала, выполните измерения в соответствии с п.п. (а – д) для 5 различных значений напряжения на выходе калибратора.

 

Задание 2 Измерение с помощью осциллографа периода и частоты гармонического напряжения.

 

а.) Установите амплитуду выходного сигнала калибратора, равной примерно 1В.

б.) Установите частоту сигнала на выходе калибратора, равной 50Гц.

в.) Выберите для измерения канал II осциллографа и включите режим линейной развертки с внутренней синхронизацией (переключатель «Внутр-Внеш» находится в положении «Внутр»).

г.) Подберите подходящий коэффициент вертикального отклонения, при котором размах изображения будет максимальным.

д.) Подберите такой коэффициент развертки, чтобы на экране умещалось 2 – 3 периода исследуемого напряжения.

е.) Измерьте линейный размер изображения, соответствующий одному периоду исследуемого сигнала.

ж.) Запишите в отчет показания осциллографа и калибратора.

з.) Оставляя неизменной амплитуду исследуемого сигнала, выполните измерения в соответствии с п.п. (а – ж), последовательно устанавливая частоту выходного сигнала калибратора, равной 500 Гц, 5 кГц, 50 кГц, 0,5 МГц, 5 МГц.

 

Задание 3 Измерение с помощью осциллографа угла фазового сдвига

а.) Установите на выходах калибратора одинаковое (близкое к максимальному) значение напряжения; частоту сигнала, равную 10 кГц и угол сдвига фаз, равный 30 градусов.

б.) Выберите для измерения каналы I+II осциллографа и включите режим линейной развертки с внутренней синхронизацией (переключатель «Внутр-Внеш» находится в положении «Внутр»).

в.) Подберите подходящий коэффициент развертки и коэффициент вертикального отклонения.

г.) Измерьте линейный размер изображения, соответствующего одному периоду исследуемого сигнала и сдвигу фаз.

д.) Запишите в отчет показания осциллографа и калибратора.

е.) Оставляя неизменными амплитуду и частоту исследуемых сигналов, включите режим круговой развертки «X-Y» и подберите такие коэффициенты вертикального отклонения, чтобы полученный эллипс занял практически весь экран.

ж.) Зарисуйте осциллограмму и измерьте размеры отрезков h и H.

з.) Запишите в отчет показания осциллографа и калибратора.

и.) Оставляя неизменными амплитуду и частоту исследуемых сигналов, выполните измерения в соответствии с п.п. (а – з), последовательно устанавливая величину фазового сдвига, равной 40, 60, 90, 180, 270 и 360 градусам.

 

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать: − Осциллограммы. − Графики зависимости абсолютной и относительной погрешностей измерений фазового сдвига от показаний…

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Какие параметры полностью характеризуют гармоническое напряжение? Поясните на графике.

2. Почему при наблюдении гармонических сигналов и измерении их параметров удобно использовать осциллограф?

3. Отчего зависит погрешность измерения амплитуды при помощи осциллографа?

4. Отчего зависит погрешность измерения частоты при помощи осциллографа?

5. Как определить разность фаз между двумя гармоническими сигналами по форме и ориентации наблюдаемого на экране эллипса?

6.Почему при осциллографических измерениях размер изображения на экране стремятся по возможности увеличить?