Загрузил timur-kenzhebaev

Электронно-лучевой осциллограф

Реклама
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра ТОР
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №3
по дисциплине «Основы метрологии и радиоизмерений»
Тема: Электронно-лучевой осциллограф.
Студент гр. 8193
Кенжебаев Т.Т.
Ганиев Т.Т.
Муравейко В.С.
Преподаватель
Москалец Д.О.
Санкт-Петербург
2020
Протокол наблюдений
Цель работы:
Изучение структурной схемы и принципа действия электронно-лучевого
осциллографа, получение навыков проведения основных осциллографических
измерений.
Основные теоретические положения:
Электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО) – прибор, предназначенный
для исследования формы и измерения амплитудных и временных параметров
электрических сигналов. Основным элементом ЭЛО является электроннолучевая
трубка
(ЭЛТ)
с
электростатическим
управлением
лучом.
Эмитированный катодом поток электронов ускоряется и фокусируется тремя
анодами А1, А2 и А3 и бомбардирует люминесцентный экран, вызывая
свечение.
Плотность
потока
электронов
регулируется
потенциалом
модулятора, при этом меняется яркость свечения экрана. Две пары пластин
ЭЛТ отклоняют луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Исследуемый сигнал как функция времени u=f (t) изображается в
прямоугольной системе координат, абсциссой которой является время, а
ординатой – мгновенное значение сигнала. Для получения равномерной шкалы
оси времени необходимо, чтобы луч отклонялся в горизонтальном
направлении с постоянной скоростью. Для этого на горизонтально
отклоняющие пластины подают линейно изменяющееся (пилообразное)
напряжение. Исследуемый сигнал подводится к вертикально отклоняющим
пластинам. В результате траектория луча на экране образует осциллограмму,
соответствующую
форме
исследуемого
сигнала.
При
исследовании
периодических сигналов для получения их неподвижного изображения на
экране ЭЛТ необходимо, чтобы периоды повторения, исследуемого и
развертывающего напряжений были кратны. В противном случае начало
развертки будет совпадать с различными точками исследуемого сигнала, и
изображение на экране ЭЛТ будет смещаться («бежать»). Во избежание этого
в осциллографах предусматривается синхронизация начала развертки.
Синхронизация может осуществляться либо от исследуемого сигнала
(внутренняя синхронизация), либо от внешнего сигнала, синхронного с
исследуемым (внешняя синхронизация). При исследовании непериодических
сигналов используют ждущий режим развертки. Пилообразное напряжение
вырабатывается только при приходе исследуемого сигнала либо специального
внешнего сигнала запуска. Она включает в себя каналы вертикального и
горизонтального отклонений; канал Z, служащий для модуляции яркости луча,
ЭЛТ, а также калибратор. Канал вертикального отклонения служит для
усиления или ослабления входного сигнала до уровня, удобного для
наблюдения на экране ЭЛТ, и включает калиброванный аттенюатор,
предварительный усилитель, линию задержки и оконечный усилитель.
Основные характеристики универсальных осциллографов: Рабочая часть
экрана – часть экрана, в пределах которой нормированы основные
погрешности измерения. Она совпадает с прямоугольной шкалой, нанесенной
на ЭЛТ. Полоса пропускания канала Y – диапазон частот, в пределах которого
значение амплитудно-частотной характеристики не отличается более чем на 3
дБ (0,707) от ее значения на низкой частоте. Полоса пропускания задается
верхней граничной частотой. Время нарастания переходной характеристики
канала Y – интервал времени, в течение которого переходная характеристика
нарастает от уровня 0,1 до уровня 0,9 установившегося значения. Входное
сопротивление и входная емкость канала Y осциллографа. Эти параметры
влияют на методическую погрешность измерения, связанную с нарушением
электрического режима исследуемой цепи при подключении к ней
осциллографа. Для уменьшения этого влияния используют выносные делители
напряжения
(пробники),
характеризующиеся
большим
входным
сопротивлением и малой входной емкостью. Коэффициент отклонения Ko –
отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча, вызванному
этим напряжением, В/дел, или мВ/дел. Величина, обратная коэффициенту
отклонения, называется чувствительностью. Регулировка коэффициента
отклонения осуществляется во входном аттенюаторе. Коэффициент развертки
Kp – время, за которое луч проходит одно деление шкалы на экране ЭЛТ
(с/дел., мс/дел., мкс/дел.). Регулировка коэффициента развертки производится
изменением длительности прямого хода пр t генератора развертки.
Экспериментальные результаты:
1. Измерение параметров напряжения развёртки осциллографа GOS-620:
а1
а2
Кр
tпр=a1*Кр
Тр=а2*Кр
b
Ko
Um=b*Ko
6
7
1 ms/div
6*10-3 c
7*10-3 c
4
0.5 V/div
2В
Измеренная длительность прямого хода равна 6*10-3 с, а коэффициент
развёртки осциллографа 1 равен 0.5*10-3*10=5*10-3 с. Погрешность
6∗10−3 −5∗10−3
измерений составила
6∗10−3
∗ 100% = 16,6%.
2. Измерение параметров последовательности прямоугольных импульсов:
Установленный
Параметр
параметр
а, b
Кр, Ко
генератора
Частота
Временной
сдвиг
5000 Гц
-6
50*10 с
7.4
7*10-6 с
0,6
Длительность
Напряжение
0.13
20*0.03: 10В
4
20*10-6
c
20*10-6
c
10-5 c
20*10-3
V
Аи(частоты)=0.13/(20*10-6)=6500 Гц
Аи=аКр=
bKо
Аи − Ау
Ау
𝛿=
6500 Гц
0.3
148*10-6 c
0,66
6*10-6 с
0,143
80*10-3
(8-6)/6=0,333
δ=(6500-5000)/5000=0,3
Аи(временного сдвига)=20*10-6*7,4=148*10-6 δ=(148-50)/148=0,66
Аи(длительности)=10-6*0.6*10=6*10-6 с
δ=(6-7)/7=0,143
3. Измерение параметров прямоугольных импульсов в режиме растяжки
развёртки:
τу
τ
τφ
а
Кр, с
τ, с
2
2*10-5
0.4*10-6
а
Кр
τс
τφ
а
Кр
τс,
0.2 0.2 мкс 0.04 мкс 0.4 0.2 мкс 0.08 мкс
Обработка результатов эксперимента:
На генераторе Г5-54 был сгенерирован сигнал 5 КГц, временным
сдвигом 50 микросекунд, длительностью 7 микросекунд. Коэффициент
развёртки подобрали таким образом, чтобы поместилось 6 импульсов.
Осциллограмма 1
Это изображение напряжения осциллографа 2 и сгенерированный
сигнал. Количество импульсов на первом осциллографе совпадает с
количеством
импульсов
напряжении развёртки:
на
втором
осциллографе,
уместившихся
на
Осциллограмма 2
Далее коэффициент развёртки подобрали таким образом, чтобы на
экране поместился 1 импульс:
Осциллограмма 3
Вот так изменилось напряжение осциллографа 2.
Осциллограмма 4
Перевели осциллограф 1 в режим внутренний синхронизации по каналу СН1
Осциллограмма 5
Вот так изменилась осциллограмма второго осциллографа.
Осциллограмма 6
В отличии от осциллограмм 3,4 импульс приходится на начало сигнала
развертки.
Выводы:
В ходе проведения данной лабораторной работы практические
результаты, полученные с осциллографа 1 и 2 из серии опытов, подтвердили
теоретические,
а
именно:
в
первом
опыте
получили
идентичную
осциллограмму развёртывающего напряжения первого осциллографа на
втором, погрешность измерений составила 16,6 %; во втором опыте получили
изображения импульсов с генератора на осциллографах 1 и 2 с такими
погрешностями: частоты – примерно 30%, временного сдвига – 66%,
длительности – 14,3%, амплитуды напряжения – 33,3%; в третьем опыте сняли
период длительности импульса (0.4*10-6 с), фронта (0.04 мкс) и среза (0.08 мкс)
При внутренней синхронизации на осциллограф достаточно подать
только само исследуемое напряжение.При внешней синхронизации на
осциллограф нужно подать два напряжения: первое – исследуемое, а второе –
синхронизирующее развертку. То есть напряжение развертки становится
синхронным со вторым напряжением, а на экране наблюдают форму первого –
исследуемого.
Скачать