Лабораторная работа № 4(LR_3_5) по дисциплине: Метрология на тему: «Измерение параметров сигналов электронно-лучевым осциллографом»Вариант №19

1 Цель работы
1.1. Изучить принцип работы и структурную схему универсального электронно-лучевого осциллографа.
1.2. Получить практические навыки работы с электронно-лучевым ос-циллографом и измерительными генераторами.
1.3. Приобрести навыки измерения временных интервалов, напряжения, периода и частоты различных электрических сигналов с помощью электрон-ного осциллографа.
1.4. Освоить методику оценки погрешности измерений, выполняемых с помощью осциллографа и получить навыки оформления результатов изме-рения в соответствии с нормативными документами.
2 Программа лабораторной работы
2.1. Ознакомление с органами управления и режимами работы элек-тронного осциллографа.
2.2. Наблюдение формы периодических сигналов в режиме внутренней синхронизации при различных значениях коэффициента развёртки.
2.3. Измерение напряжения гармонического сигнала.
2.4. Измерение периода и частоты гармонического сигнала.
2.5. Исследование формы и фазового сдвига сигналов в двухканальном режиме.
Подготовка моделей приборов к работе.
• Включите с помощью тумблеров «СЕТЬ» калибратор фазовых сдвигов и осциллограф.
• Установите частоту на выходе калибратора фазового сдвига в соответ-ствии с Вашим вариантом задания.
• Установите регуляторы напряжения выходных сигналов калибратора в минимальное (нижнее) положение.
• Установите значение угла фазового сдвига между сигналами на выхо-дах калибратора равным 0°.
5.3. Ознакомление с органами управления и режимами работы элек-тронного осциллографа. Наблюдение формы периодических сигналов в ре-жиме внутренней синхронизации при различных значениях коэффициента развёртки.
5.3.1. Установите КГО осциллографа в режим внешней развертки. Для этого переведите переключатель режимов работы КГО «X-X/X-Y» в положе-нии «Х-Y ». На экране осциллографа возникнет изображение точки в центре экрана.
5.3.2. Установите переключатели коэффициентов отклонения каналов I и II в положение «0,2 В/дел». Изменяя напряжение на «Вых1» калибратора фазовых сдвигов получите на экране изображение вертикальной линии раз-мером 4 деления. Переведите переключатель коэффициента отклонения кана-ла II в положение «0,5 В/дел» и «0,1 В/дел». Зафиксируйте получившиеся осциллограммы в отчете.
5.3.3. Верните регулятор напряжения выходного сигнала на «Вых1» калибратора в минимальное (нижнее) положение. Изменяя напряжение на «Вых2» калибратора фазовых сдвигов получите на экране изображение го-ризонтальной линии размером 4 деления. Переведите переключатель коэф-фициента отклонения канала I, который в этом режиме выполняет функцию канала X, в положение «0,5 В/дел» и «0,1 В/дел». Зафиксируйте получив-шиеся осциллограммы в отчете.
5.3.4. Верните переключатели коэффициентов отклонения каналов I и II в положение «0,2 В/дел». Изменяя напряжение на «Вых1» и «Вых2» калиб-ратора фазовых сдвигов получите на экране изображение наклонной линии размером 6 делений по вертикали и горизонтали. Установите последователь-но на калибраторе фазовый сдвиг равным 30, 60, 90, 120, 150 и 180. Зафиксируйте получившиеся осциллограммы в отчете.
5.3.5. Установите частоту на выходе калибратора фазового сдвига рав-ной 50 Гц. Переключите КГО в режим внутренней развертки, переведя пере-ключатель режимов работы КГО «X-X/X-Y» в положении «Х-Х». Установи-те осциллограф в одноканальный режим, поставив переключатель «I»-«II»-«I+II» в положение «II». Обратите внимание на положение переключателя режима синхронизации развертки «Внутр/Внеш», если он находится в по-ложении «Внеш», изображение на экране будет двигаться. Для получения неподвижного изображения, необходимо установить режим внутренней син-хронизации, переведя этот переключатель в положение «Внутр». Получите на экране осциллографа неподвижное изображение двух периодов исследуе-мого сигнала и зафиксируйте его в отчете. Около осциллограммы укажите значение коэффициента отклонения и положение переключателя режима за-пуска развертки «+»,«–». Измените положение переключателя режима за-пуска развертки «+»,«–» на противоположное и проследите, как изменилось изображение на экране, зафиксируйте его в отчете и сделайте вывод о роли этого переключателя.
5.3.6. Изменяйте порог срабатывания устройства синхронизации враще-нием регулятора «Уровень» от «+» до «–» и контролируйте изменение ос-циллограммы на экране осциллографа, сделайте вывод о роли этого регуля-тора. Установите регулятор «Уровень» в положение «+» и определите напряжение порога срабатывания устройства синхронизации. Для этого установите коэффициент отклонения канала II равным 0,1 В/дел и плавно уменьшайте напряжение входного сигнала осциллографа кнопкой регулято-ра выходного напряжения калибратора на «Вых. 2» до исчезновения линии развертки. Затем плавно увеличивайте входное напряжение до момента по-явления осциллограммы, зафиксируйте осциллограмму в отчете. Рассчитайте напряжение порога срабатывания как произведение коэффициента отклоне-ния на линейный размер амплитуды сигнала на экране в делениях.

5.4. Измерение напряжения гармонического сигнала.
 5.4.1. Установите частоту выходного сигнала калибратора в соответ-ствии с данными таблицы 2.
 Таблицы 2. частота выходного сигнала калибратора
Варианты Последняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
f, кГц 0,1 20 10 50 100 200 1000 500 0,5 1,0

 5.4.2. Установите осциллограф в одноканальный режим, поставив пе-реключатель «I»-«II»-«I+II» в положение «II». Переключите КГО в режим внутренней развертки, переведя переключатель режимов работы КГО «X-X/X-Y» в положении «Х-Х». Переключателем режима синхронизации раз-вертки «Внутр/Внеш» установите режим внутренней синхронизации, пере-ведя этот переключатель в положение «Внутр». Установите коэффициент от-клонения канала II в соответствии с данными таблицы 3.
 Таблица 3. Значение коэффициента вертикального отклонения
Варианты Предпоследняя цифра номера зачетной книжки (паро-ля)
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Коэффициент
отклонения, В/дел 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,1

5.4.3. Регулятором напряжения выходного сигнал калибратора устано-вите на «Вых 2» напряжение, при котором размер осциллограммы по верти-кали (размах изображения) будет составлять не менее 2/3 размера экрана по вертикали (6-8делений).
 5.4.4. Подберите такой коэффициент развертки, чтобы на экране укла-дывалось 2-5 периодов исследуемого сигнала и было удобно измерить раз-мах изображения по вертикали.
 5.4.5. Зафиксируйте осциллограмму в отчете. Измерьте размах h ос-циллограммы в крупных делениях масштабной сетки экрана и занесите его в таблицу 4. Отразите также в таблице 4 необходимые метрологические ха-рактеристики осциллографа и осциллограммы.
 5.4.6. Не меняя параметров исследуемого сигнала, увеличьте коэффи-циент отклонения и повторите измерения в соответствии с пп.5.4.5.
 5.4.7 Рассчитайте пиковое значение сигнала для измерений, выполнен-ных в пп.5.4.5 и 5.4.6. Обратите внимание на то, что размах сигнала соответ-ствует удвоенному пиковому значению сигнала, то есть Um = (hko)/2. Оцени-те погрешности измерений (раздел 7.1) Округлите вычисленные оценки в соответствии с нормативными документами (см. раздел 7.4.3 данной работы и COURSE88, контрольные работы, тема5, п.8) и оформите результаты из-мерений и вычислений в соответствующих графах таблицы 4 (см. раздел 7.4.3).
5.5. Измерение с помощью осциллографа периода и частоты гармони-ческого сигнала.
 5.5.1. Повторите процедуры пп.5.4.1 – 5.4.3.
 5.5.2. Подберите такой коэффициент развертки, чтобы на экране укла-дывалось не менее одного периода, но не более двух периодов исследуемого сигнала. 
 5.5.3. Измерьте в крупных делениях масштабной сетки экрана линей-ный размер изображения , соответствующий одному периоду исследуемого сигнала и занесите его в таблицу 5.
5.5.4. Увеличьте коэффициент развертки на один шаг и измерьте в круп-ных делениях масштабной сетки экрана линейный размер изображения , соответствующий n периодам исследуемого сигнала (n – наибольшее целое число периодов на осциллограмме) и занесите его в таблицу 5.
5.5.5. Рассчитайте период сигнала для измерений, выполненных в пп.5.5.3 и 5.5.4. Обратите внимание на то, что при измерении n периодов ис-следуемого сигнала значение периода сигнала Т в n раз меньше измеренного интервала, то есть Т = (lkр)/n. Оцените погрешности измерений (см. раздел 7.2) Округлите вычисленные оценки в соответствии с нормативными доку-ментами (см. раздел 7.4.3 данной работы и COURSE88, контрольные рабо-ты, тема5, п.8) и оформите результаты измерений и вычислений в соответ-ствующих графах таблицы 5 (см. раздел 7.4.3).
5.5.6. По известному периоду рассчитайте частоту сигналов, оцените по-грешности косвенных измерений частоты (см. раздел 7.3). Округлите вычис-ленные оценки в соответствии с нормативными документами (см. раздел 7.4.3 данной работы и COURSE88, контрольные работы, тема5, п.8) и оформите результаты измерений и вычислений в соответствующих графах таблицы 6 (см. раздел 7.4.3).
 5.6. Исследование формы и фазового сдвига сигналов в двухканальном режиме.
5.6.1. Переведите осциллограф в двухканальный режим, установив пе-реключатель «I»/«II»/«I+II» в положение «I+II».
5.6.2. Переключите КГО в режим внутренней развертки, переведя пере-ключатель режимов работы КГО «X-X/X-Y» в положении «Х-Х». Переклю-чателем режима синхронизации развертки «Внутр/Внеш» установите режим внутренней синхронизации, переведя этот переключатель в положение «Внутр». Установите коэффициенты отклонения каналов I и II в соответствии с данными таблицы 3.
5.6.3. Установите на выходе калибратора фазового сдвига частоту в со-ответствии с таблицей 7.

 Таблица 7. Частота выходного сигнала калибратора
Частота
сигнала Последняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
f, кГц 100 1000 1,0 10 2 5 20 0,2 100 200

 5.6.4. Установите фазовый сдвиг между сигналами на выходах калиб-ратора равным 90 градусов.
 5.6.5. Изменяя напряжение сигнала на выходах калибратора, устано-вите размер изображения сигналов по вертикали одинаковым и равным 6 – 8 крупных делений.
 5.6.6. Подберите такой коэффициент развертки, чтобы на экране уме-щалось 1~2 периода исследуемых сигналов.
 5.6.7. Зарисуйте осциллограмму. Измерьте линейный размер периода сигнала на экране осциллографа L и размер, соответствующий фазовому сдвигу l, [2] (стр. 229), [1] (стр. 222, 223). Вычислите фазовый сдвиг согласно выражению φ =360 , градус , сравните полученный результат с фазовым сдвигом калибратора.
 5.6.8. Повторите эксперимент п.5.6.7 для двух значений фазового сдви-га, приведенных в таблице 8.


Таблица 8. Фазовый сдвиг сигналов на выходах калибратора
Параметр Последняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Фазовый
сдвиг,
градус 30 40 50 60 70 60 50 30 40 80
 100 110 120 140 150 200 210 230 240 250

Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях
Вид работы: Лабораторная работа 4
Оценка:Зачет
Дата оценки: 13.01.2018
Рецензия:Уважаемый ,
ЗАЧЕТ
Работа выполнена, верно.

Запасный Игорь Николаевич