Методические указания. I Включить и настроить прибор АКИП 4107.

I Включить и настроить прибор АКИП 4107.

1) Убедиться, что прибор АКИП 4107 подключен к персональному компьютеру с помощью USB кабеля.

2) Включить персональный компьютер и дождаться загрузки операционной системы.

3) Запустить программу PicoScope 6. После запуска программы на экране появляется окно, представленное на рисунке 6. Убедиться в том, что включен режим осциллографа .

4) Соединить кабелем с двумя разъемами байонетного типа – BNC на обоих концах гнездо SIGNAL OUT (Рисунок 3)с гнездом CHA. Подключение разъемов байонетного типа осуществляется так: «Вставил и зафиксировал, повернув по часовой стрелке на 90 градусов». Отключение производится в обратном порядке: «Снял фиксацию, повернув против часовой стрелки на 90 градусов, и вынул».

Рисунок 6

5) Включить генератор с помощью пиктограммы . Для этого необходимо мышкой навести курсор на пиктограмму и щелкнуть по ней левой клавишей мышки. В появившемся окне, представленном на рисунке 7, установить галочку в позиции «Сигнал вкл», которая обведена на рисунке 7 карандашом. По умолчанию включается сигнал прямоугольных импульсов с частотой 1 кГц и амплитудой 1 вольт и включается режим автонастройки параметров осциллографа.

Рисунок 7

II Измерить период сигнала (Т), генерируемого АКИП 4107

1) Установить форму сигнала в соответствии с таблицей заданий по номеру варианта.

№ Варианта	Форма сигнала	Частота (Гц)	Амплитуда (В)	№	Форма сигнала	Частота (Гц)	Амплитуда (В)
	синусоидальный		0,95		наклон вниз		0,85
	прямоугольный		0,95		наклон вверх		0,85
	треугольный		0,95		синусоидальный		0,8
	наклон вниз		0,95		прямоугольный		0,8
	наклон вверх		0,95		треугольный		0,8
	синусоидальный		0,9		наклон вниз		0,8
	прямоугольный		0,9		наклон вверх		0,75
	треугольный		0,9		синусоидальный		0,75
	наклон вниз		0,9		прямоугольный		0,75
	наклон вверх		0,9		треугольный		0,75
	синусоидальный		0,85		наклон вниз		0,75
	прямоугольный		0,85		наклон вверх		0,75
	треугольный		0,85		синусоидальный		0,7

2) Выполнить ручную настройку масштаба изображения по вертикальной оси. Для этого щелкнуть мышкой по галочке на пиктограмме в верхнем левом углу (рисунок 5). В появившемся окне масштабов необходимо выбрать масштаб, который будет ближайшим большим значением к заданной амплитуде сигнала. Так, например, если задана амплитуда 0,45В, то надо выбрать масштаб ±500мВ. Масштаб по вертикальной оси ±500мВ обеспечивает правильное отображение сигнала, амплитуда которого не превысит 0,5 вольта. Если по какой-то причине величина исследуемого сигнала превысит 0,5В, то на экране появится восклицательный знак, предупреждающий о превышении заданного порога чувствительности.

3) Выполнить ручную настройку масштаба изображения по горизонтальной оси. Для этого необходимо вычислить масштаб одной клетки по горизонтали ∆t, исходя из следующего неравенства:

(1)

При пользовании этой формулой необходимо помнить, что частота f задается в герцах, а масштаб одной клетки ∆t по горизонтали получается в секундах.

Для выполнения ручной настройки необходимо щелкнуть мышкой по галочке на пиктограмме (рисунок 5). В появившемся окне масштабов необходимо выбрать масштаб, который будет ближайшим меньшим значением к рассчитанному масштабу изображения по горизонтальной оси.

Так, например, если задана частота 900Гц, то по формуле (1) получим ∆t ≤ 0,000476 секунды. Поэтому выбираем масштаб по горизонтали - 200µs/div, т.е. 200 микросекунд на клетку.

4) Установить переключатель режимов канала А в положение - DC. В этом режиме можно проводить измерение, как переменных сигналов, так и постоянных, поэтому этот режим является универсальным (в режиме AC можно проводить измерение только переменных сигналов).

5) Поскольку канал B не используется, то он должен быть установлен в положение «Выкл».

0)

1)

2)

3)

4)

5)

6) Для измерения периода сигнала необходимо обеспечить синхронизацию, т.е. сделать так, чтобы изображение было стабильным, т.е. неподвижным (см. описание к рисунку 5).

7) Для того чтобы измерить период сигнала наиболее точно необходимо развертку выполнять из крайней левой точки экрана. По умолчанию развертка сигнала начинается с середины экрана, поэтому в окошечке смещения установлено значение 50% - (рисунок 5). Установите в окошке смещения значение 0% и ответьте на вопрос: «Куда смещается ромбик желтого цвета, определяющий начало развертки, при нулевом значении?». Ответ запишите в конспект.

8) Если окажется так, что на экране будет более двух периодов, то необходимо растянуть изображение, увеличив масштаб по горизонтали в два раза. Для этого необходимо щелкнуть мышкой по кнопке «+» на пиктограмме в верхней части экрана (рисунок 5). После этого необходимо с помощью ползунка в нижней части экрана передвинуть изображение так, чтобы ромбик желтого цвета оказался в крайнем левом положении.

9) Попробуйте два варианта развертки, нажав сначала на пиктограмму , а затем на пиктограмму . Определите период сигнала в том случае, где он отражается более точно.

Определите частоту сигнала по формуле:

(2)

Результаты измерения запишите в таблицу и сравните полученный результат с заданием. Определите величину отклонения от заданного значения.

Частота по таблице заданий	Период сигнала по осциллограмме на экране	Расчетная частота по формуле (2)	Величина отклонения расчетных значений от заданных

III Измерить среднеквадратическое значения сигнала

В математике эту величину называют среднеквадратическим значением со смещением. В электротехнике такое значение напряжения называют действующим или эффективным значением переменного напряжения, однако, ГОСТ 16465-70 «Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения» обязывает использовать термин – «Среднеквадратичное значение сигнала» - СКЗ.

0)

1) Для определения величины среднеквадратического значения переменной составляющей сигнала необходимо добавить режим определения среднеквадратических значений. Для этого щелкнуть один раз по кнопке «+» на пиктограмме в нижней части экрана (рисунок 5). В появившемся окне (рисунок 8) необходимо щелкнуть мышкой по галочке в окне «Выберите тип измерения».

Рисунок 8

2) В появившемся окне типов измерения (рисунок 9) выбрать сначала тип измерения «Перем. СКЗ» - термин ввели разработчики прибора АКИП 4107 поскольку отражает среднеквадратическое значение переменной составляющей сигнала. В приборах с аналоговой регистрацией сигнала подобные значения получаются при подаче сигнала на «ЗАКРЫТЫЙ ВХОД». «Перем. СКЗ» расположен в самой верхней строчке списка, как показано на рисунке 9. Затем щелкнуть по кнопке ОК.

Рисунок 9

3) Затем повторно щелкнуть по кнопке «+» на пиктограмме (рисунок 5). В появившемся окне (рисунок 8) необходимо еще раз щелкнуть мышкой по галочке в окне «Выберите тип измерения». В появившемся окне типов измерения (рисунок 9) передвинуть мышкой движок в крайнее нижнее положение и выбрать тип изменения «СКЗ», который расположен в самой нижней строчке списка, как показано на рисунке 10. Затем щелкнуть по кнопке ОК.

Рисунок 10

Традиционно это значение напряжения называют действующим или эффективным значением переменного напряжения.

4) Результат одного из вариантов правильно настроенного прибора представлен на рисунке 11.

Рисунок 11

5) Измерения среднеквадратических значений сигнала производятся по 20 выборкам - это некоторая часть объектов общей совокупности, которая выступает в качестве объектов непосредственного изучения. Это число отмечено в столбце «Число захватов». Поскольку на сигнал от генератора накладываются шумы, то значение «Перем. СКЗ» и «СКЗ» в столбце «Значение» не постоянно и изменяется в младшем разряде, поэтому для оценки среднеквадратического значения сигнала по 20 выборкам мы будем использовать те значения, которые представлены в столбце «Среднее».

6) Величина «Перем. СКЗ» является среднеквадратическим отклонением сигнала от постоянной составляющей сигнала и рассчитывается по формуле (3).

,

(3)

где x_i - значение сигнала в данный момент времени (выборка),

n – количество измерений сигнала в каждой выборке (n = 4096);

Среднее значение сигнала определяется по формуле (4)

,

(4)

7) СКЗ рассчитывается по формуле (5)

,

(5)

Вычисления по формулам (1),(2),(3), выполняются компьютером в автоматическом режиме после добавления необходимых параметров сигнала, заданных в пунктах 1),2),3). Результат вычисления отображается в нижней части экрана как показано на рисунке 10, поэтому их остается только записать в конспект.

8) Запишите результаты измерения в таблицу и сопоставив эти две величины сделайте вывод:

Перем. СКЗ (σ)	СКЗ (U)	Вывод
σ=_____[В]	U=_____[В]

IV Измерить параметры электрического сигнала с постоянной составляющей

1) Установите постоянную составляющую сигнала на генераторе, щелкнув мышкой на пиктограмме (см. рисунок 5) и в выпадающем меню задайте смещение в соответствии с формулой (6).

,

(6)

Полученная величина должна быть выражена в Вольтах. Например, для первого варианта смещение должно быть равно 0,05 В (50 мВ), а для двадцать шестого варианта 1,3 В.

2) Для измерения величины постоянной составляющей необходимо добавить измеряемый параметр «Пост. среднее». Для это щелкаем мышкой по кнопке «+» пиктограммы и в выпадающем меню выбираем пункт «Пост. среднее».

3) Выполнить измерения трех параметров и записать в таблицу. Сравните эти две величины σ и U. Объясните как соотносятся эти два показателя для переменного напряжения со смещением, т.е. с постоянной составляющей и сделайте вывод:

Перем. СКЗ (σ)	СКЗ (U)	Среднее значение сигнала ()	Вывод
σ=_____[В]	U=____[В]	=_____[В]

Значения для всех трех измерений брать из столбца «Среднее» т.е. среднее значение по 20 выборкам.

Контрольные вопросы:

1) Какого типа сигнал поступает на вход CHA в вашем варианте?

2) Каков диапазон частот, которые можно подавать на входы CHA и CHB?

3) Какого назначение вывода SIGNAL OUT и каков диапазон возможных частот на этом выводе?

4) Какая форма сигнала может быть на выводе SIGNAL OUT?

5) Напишите формулу для определения Среднеквадратического значение переменной составляющей сигнала.

6) Напишите формулу для определения Постоянной составляющей сигнала.

7) Напишите формулу для определения Среднеквадратичного значение сигнала.

Дата добавления: 2015-07-08