Порядок выполнения работы. 5.1. В модернизированном варианте лабораторной работы применяется осциллограф С1-117

5.1. В модернизированном варианте лабораторной работы применяется осциллограф С1-117, который позволяет с большой точностью измерять интервалы времени, показываемые на встроенном цифровом табло. Рассмотрим более подробно, как это делается.

5.1.1. Допустим, нам нужно измерить по осциллограмме период затухающих колебаний, рис.11,(А). Тогда, зная период работы ключа, равный 10 мс, и измерив на экране l₀ и l_4T, можно рассчитать

T = 10 l_4T / (4 l₀ )мс. (16)

Рис. 11

5.1.2. Ту же операцию можно осуществить электронным способом, используя возможности осциллографа. Вместе с началом развертки, синхронизированной с работой ключа, запускается ждущий мультивибратор с регулируемой длительностью импульса t ₁ рис.11,(Б), который в свою очередь задним фронтом запускает аналогичный мультивибратор, тем самым формируя «временные ворота» с длительностью t ₂ рис.11,(В).

Последние обеспечивают подсветку выбранной части осциллограммы рис.11,(Г), а цифровое измерение её длительности t = t ₂, высвечиваемое на индикаторах, даёт значение для периода: T=t /4 (на рис.11).

5.2. Осциллограф С1-117 позволяет также в цифровом виде измерять абсолютные значения напряжений. Однако этой возможностью пользоваться не будем, так как для вычисления логарифмического декремента затухания λ нам нужно рассчитать отношение размахов колебаний S ₁ /S _1+N, которые проще измерить прямо на экране (рис.12).

λ = βT =(1 / N) ln (S ₁ / S _1+N ),N = 1, 2, 3, 4.... (17)

Рис. 12

5.3. Блок-схема лабораторной работы показана на рис.13.

Рис. 13

5.3.1. Напряжение с конденсатора колебательного контура, к которому можно добавить ёмкость из магазина С, подаётся на вход Y канала Б вертикального отклонения осциллографа. Контур и электронный ключ K находятся в отдельном блоке, к которому также можно подсоединять добавочное сопротивление из магазина R (рис.13).

Рис. 14

На рис.14 показана передняя панель осциллографа С1-117 и расположение на ней основных регулировок.

5.3.2. Соберите схему согласно рис.13. Выберите в магазине конденсатор с ёмкостью порядка 0,05 мкФ (потом его значение можно изменить). Добавочное сопротивление сначала выбирается равным нулю. В этом случае затухание в основном определяется активным сопротивлением r₀ катушки индуктивности.

Включите питание осциллографа и ключа. Дайте им прогреться 5…10 минут.

5.3.3. Ручку норм. измерение канала А поставьте в положение норм.

Регулировками: режим синхронизации - по каналу Б, внутренний; уровень синхронизации; режим развертки - автоматический или ждущий; частота развертки; усиление по вертикали - добейтесь получения осциллограммы, изображённой на рис. 9,(В) или рис.10,(Г). Число полных периодов должно быть порядка 8…10; (на рис.10 оно меньше, для наглядности).

5.3.4. Ручку норм. измерение канала А поставьте в положение измерение. Ручку T, V поставьте в положение Т. Ручками метки I, II добейтесь заметной подсветки целого числа периодов N= 4…6. Считайте показания цифрового табло t (мс, мкс). Тогда период

T = t / N. (18)

5.3.5. Ручку норм. измерение канала А поставьте в положение норм.

Если по каким либо причинам цифровые измерения не получились, придётся сделать расчёт Т по формуле (9), измерив на экране l₀ и l_NT.

Расчёт логарифмического декремента производится по формуле (17), предварительно измерив по осциллограмме размахи колебаний S ₁ и S ₄ (рис.12).

5.3.6. Увеличивая сопротивление контура, можно наблюдать всё большее затухание колебаний и переход в критический и апериодический режимы. К сожалению, из-за специфики магазина, плавных переходов может не получиться. Зарисуйте полученные осциллограммы (для всех пунктов).

5.4.Работа носит демонстрационно-оценочный характер. Поэтому детальному расчету погрешностей измерений особого внимания уделять нет смысла. В основном относительные погрешности определяются точностью, с которой известна ёмкость конденсатора – она порядка 10 %; всё остальное даёт примерно столько же. При желании этот расчет можно выполнить самостоятельно.

Дата добавления: 2015-07-15