Измерения с помощью цифрового запоминающего осциллографа (Отчет по лабораторной работе № 3.1), страница 3

3.  Задание 2. Закрытый и открытый вход

Оборудование: цифровой осциллограф Tektronix TDS1012 с накопительным модулем типа TDS2МЕМ и съемной картой памяти (CFC), генератор сигналов типа GFG 8255, макет «Однополупериодный выпрямитель».

3.1. 
Работа с открытым и закрытым входом

Собрана схема, изображенная на рисунке 7. Получены сигналы, изображенные на рисунке 8.

 

При разомкнутом ключе S наблюдается такой сигнал (рис.8, а) в связи с выпрямлением тока через диод, т.к. наблюдается только верхняя часть синусоидального сигнала. При замкнутом ключе (рис. 8, б) наблюдается сглаженный сигнал из-за включения в цепь конденсатора-фильтра. Конденсатор за четверть периода заряжается и далее за время, равное разности периода колебаний и периода зарядки конденсатора, частично разряжается через сопротивление нагрузки R_н (иначе выпрямленное значение напряжения было бы равно амплитудному) по закону .

Чем больше частота сигнала, тем меньше время разрядки, а значит меньше пульсация выпрямленного напряжения U_П.

3.2.  Работа в режиме Window (Окно)

В режиме «Window» Произведены измерения амплитуды напряжения пульсации U_П и постоянной составляющей выпрямленного напряжения U₀ при частоте генерации (50, 100, 500, 1000) Гц и рассчитан коэффициент пульсации K_П, равный: :

, Гц	U0, В	UП, В	KП
50	4,52	2,88	0,64
100	5,10	1,68	0,33
500	5,41	0,48	0,09
1000	5,45	0,32	0,06

Выводы: в результате выполнения задания установлено, что включение в цепь конденсатора уменьшает пульсации выпрямленного тока, при чем частота пульсации обратнопрапорциональна частоте сигнала.

4.  Задание 3. Измерения в режиме одиночного запуска

4.1.  Измерение параметров затухающих колебаний механической системы

Оборудование: цифровой осциллограф Tektronix TDS1012 с накопительным модулем типа TDS2МЕМ и съемной картой памяти (CFC), макет «Затухающие колебания».

            Упругая пластина П, жестко зажатая на одном конце (рис. 10), является примером механической колебательной системы с затуханием. Амплитуда колебания пластины описывается законом , где А₀ –амплитуда, определяемая углом начального отклонения пластины α, δ – коэффициент затухания и ω = 2πf, f – собственная частота колебания пластины. δ имеет размерность 1/с и обратная ей величина τ = 1/δ называется постоянной времени затухания. За время t = τ амплитуда колебаний уменьшается в e раз.

4.1.1.  Ход работы

После подключения катушки к осциллографу и отклонения пластины на начальный угол α был получен сигнал – колебания ЭДС, наведенной в катушке.

Величина частоты колебаний при амплитуде напряжения A₀ = 1,42 В пластины составила 16 Гц. τ составила 0,94 с (рис. 11, а).

Произведено отклонение на начальный угол – α (рис. 11, б), замечено, что фаза колебаний меняется на противоположную по сравнению с фазой при отклонении на начальный угол α.

            Произведено измерение частоты колебаний на разных участках цуга (рис. 12).

4.1.2.  Оценка погрешностей [2]

При измерении амплитуды напряжения сигнала и постоянной времени затухания ошибку будет вносить только приборная погрешность, т.к. было произведено по одному измерению, значит погрешность измерения напряжения составит ± 0,05 В, погрешность измерения времени затухания – ± 0,05 с. Измерение частоты производилось в режиме автоматических измерений, значит погрешность измерений составит ± 6% [3].