Измерение напряжения, частоты, длительности импульсов

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА.

Цель: опытным путем установить соотношение различных значений синусоидального, пульсирующего, трапецеидального, пилообразного и прямоугольного напряжения.

 

Оборудование и приборы:

- функциональный генератор звуковых частот,

- мультиметр М-838,

- осциллограф.

Порядок выполнения

1. Ознакомиться с порядком включения генератора звуковых частот.

2. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 16.1

Рис. 1

После проверки преподавателем схемы установить включить питание всех измерительных приборов.

3. Выставить на генераторе указанную в таблице частоту и выходное напряжение согласно заданию. Амплитудное напряжение генератора выставлять по осциллографу. Измерять напряжение нужно по осциллографу U_{m p-p} (от пика до пика), то есть двойную амплитуду. Затем переключая на генераторе форму кривой и поддерживая постоянным U_{m p-p} , заполнить таблицу 1.

 

Таблица 1

Форма кривой

Показания приборов

Расчёт

Примечания

f, Гц

Um p-p, В

tи, мс

Т, мс

Um, В

U, В

Uср, В

kа

kф

kи

Синусоидальная

Трапецеидальная

Прямоугольная

Пилообразная

Пульсирующая

 

 

4. Выключить расчёты. Формы кривых вычертить на миллиметровке.

5. Сделать выводы.

 

Методические рекомендации

По выполнению лабораторной работы №3

Измерение напряжения, частоты, длительности импульсов.

 

 

После включения приборов, на генераторе необходимо установить частоту и выходное напряжение в соответствии со своим вариантом. Частота и выходное напряжение находится по таблице 2. Номер варианта – номер по списку в классном журнале.

Таблица 2

№ варианта	f, Гц	Um p-p, В	№ варианта	f, Гц	Um p-p, В	№ варианта	f, Гц	Um p-p, В
1	20	1	11	120	1	21	220	1
2	30	2	12	130	2	22	230	2
3	40	3	13	140	3	23	240	3
4	50	4	14	150	4	24	250	4
5	60	5	15	160	5	25	260	5
6	70	6	16	170	6	26	270	6
7	80	7	17	180	7	27	280	7
8	90	8	18	190	8	28	290	8
9	100	9	19	200	9	29	300	9
10	110	10	20	210	10	30	310	10

 

Частота устанавливается ручкой частота на генераторе, а напряжение по осциллографу U_{m p-p} – напряжение от пика до пика, то есть для синусоиды оно равно 2·U_m.

Рис.2

Ручками «частота развёртки», «стабильность» и «уровень» устанавливают на экране осциллографа два три периода измеряемого напряжения. Ручка «частота развёртки плавно» ставится в крайнее правое положение. В этом случае каждая большая метка (сторона квадрата) будет соответствовать цифрам на ручке «частота развёртки» (усиление по Y грубо). Ручкой «вправо-влево» совмещают график с началом координат, например, как показано на рис.2. Ручка «усиление по Y» устанавливается вправо до конца. В этом случае каждая большая метка (сторона квадрата) будет соответствовать цифрам на ручке «аттенюатора» (усиление по Y грубо). Например, На рисках ручке «частота развёртки» риска 5 мс находится напротив точки на лицевой панели осциллографа, а полный период занимает 4 больших клетки (риски), следовательно, Т=4·5=20 мс. Тогда частота сигнала F=1/Т=1/20·10^-3=50 Гц.

Напряжение U_{m p-p} так же занимает 4 клетки и так как на ручке «аттенюатора» риска 1 В находится напротив точки на лицевой панели осциллографа, следовательно, U_{m p-p} =4·1=4 В. Тогда U_{m p-p} =2 В. Но это справедливо только для симметричных напряжений, например, синусоида.

На основании полученных данных и используя таблицу 3, рассчитываем остальные параметры сигнала.

 

 

Контрольные вопросы

1. Что называется переменным током, пульсирующим током?

2. Действующее напряжение как определяется, чему соответствует?

3. Что такое значение напряжения, в каком случае оно будет равно амплитудному значению?

4. Что называется амплитудным значением напряжения (тока)?

5. Какими параметрами характеризуется переменный ток?

6. Какими параметрами характеризуется пульсирующий, импульсный ток?

7. Что называется фазой сигнала?

8. Как зависит частота сигнала от длительности периода сигнала? Определение частоты и периода сигнала.

 

Таблица 3.

 

Форма  сигнала	График	Средне- квадратичное значение	Средний модуль	Коэффициент формы	Коэффициент амплитуды	Коэффициент искажения
Синусоида		{\displaystyle {\frac {a}{\sqrt {2}}}}	{\displaystyle a{\frac {2}{\pi }}}	{\displaystyle {\frac {\pi }{2{\sqrt {2}}}}\approx 1.11072073}		1
Полувыпрямленная синусоида		{\displaystyle {\frac {a}{2}}}	{\displaystyle {\frac {a}{\pi }}}	{\displaystyle {\frac {\pi }{2}}\approx 1.5707963}	2	-
Выпрямленная синусоида		{\displaystyle {\frac {a}{\sqrt {2}}}}	{\displaystyle a{\frac {2}{\pi }}}	{\displaystyle {\frac {\pi }{2{\sqrt {2}}}}\approx 1.11072073}		-
Трапецеидальный сигнал
Меандр		{\displaystyle a}	{\displaystyle a}	{\displaystyle {\frac {a}{a}}=1}	1
Прямоугольный однонаправленный сигнал		{\displaystyle a{\sqrt {D}}}	D{\displaystyle aD}	{\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {D}}}={\sqrt {\frac {T}{\tau }}}}
Треугольная волна		{\displaystyle {\frac {a}{\sqrt {3}}}}	{\displaystyle {\frac {a}{2}}}	{\displaystyle {\frac {2}{\sqrt {3}}}\approx 1.15470054} ≈1,15470054
Пилообразный сигнал		{\displaystyle {\frac {a}{\sqrt {3}}}}	{\displaystyle {\frac {a}{2}}}	{\displaystyle {\frac {2}{\sqrt {3}}}\approx 1.15470054}
Аддитивный белый гауссовский шум U (-1,1)		{\displaystyle {\frac {a}{\sqrt {3}}}}	{\displaystyle {\frac {a}{2}}}	{\displaystyle {\frac {2}{\sqrt {3}}}\approx 1.15470054}