Измерения с помощью цифрового запоминающего осциллографа (Отчет по лабораторной работе № 3.1), страница 2

Цель: получить изображения фигур Лиссажу и измерить величину сдвига фаз между напряжениями U_x на входе CH1 и U_y – на входе CH2.

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

Фигурами Лиссажу (рис. 3) называются замкнутые кривые, получаемые на экране осциллографа, включенного в режиме XY, под действием двух переменных сигналов, отклоняющих луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Фигуры Лиссажу можно использовать для измерения частоты неизвестного генератора. Для этого на вход Y или Х подают сигнал от неизвестного генератора, а на другой – сигнал от генератора с известной регулируемой частотой. Изменяя частоту известного генератора, добиваются получения на экране одной из неподвижной фигуры Лиссажу и по ее виду определяют частоту (рис. 4).

 

					0
1/1
1/2
2/3

2.1.  Ход работы

Собрана установка, изображенная на рисунке 5. Произведены измерения амплитуд напряжений на каналах CH1 и CH2 в режимах XY, YT. Полученные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1. Амплитуды напряжений на каналах CH1 и CH2 в режимах XY, YT

	Режим XY				Режим YT
	U0x	Ux	U0y	Uy	Автоматический				Курсорный
					1	2	3	4	1	2	3	4
50 Гц	0	4,6	0	4,6	2,32	1,64	2,32	1,64	2,32	1,64	2,32	1,64
1 кГц	1,4	6,2	1,4	6,4	3,12	2,20	3,26	2,26	3,16	2,23	3,24	2,29
50 кГц	0,4	0,4	4,4	4,4	0,232	0,168	2,320	1,560	0,232	0,164	2,320	1,640

Примечание: 1 – амплитуда напряжения U_CH1, 2 – среднеквадратическое значение напряжения U_CH1; 3 и 4 – то же для сигнала U_CH2.

Произведу расчеты сдвига фаз φ между напряжениями U_x – на входе СН1 и U_y – на входе СН2 по формуле[1]:

	50 Гц	1 кГц	50 кГц
sinφx	0	0,226	1
sinφy	0	0,219	1

2.2.  Оценка погрешностей [2]

Для каждой частоты было произведено по одному измерению напряжения, соответственно ошибку будет вносить только приборная погрешность (погрешность, вносимая размером пикселя не учитывалась), которая составит ± 0,5 В при измерении в режиме XY и курсорном измерении режима YT; при автоматическом измерении напряжений ошибка составит ± 10 % [3].

Погрешность измерения сдвига фаз между напряжениями U_x на входе CH1 и U_y – на входе CH2, рассчитанная по формуле составит:

	50 Гц	1 кГц	50 кГц
δsinφx	–	0,017	0,354
δsinφy	–	0,016	0,032

2.3.  Выводы

В результате выполнения задания были получены изображения фигур Лиссажу и измерена величина сдвига фаз между напряжениями на входе CH1 и на входе CH2 для частот генерации 50 Гц, 1 кГц, 50 кГц. Она равна: для 50 Гц –  sinφ_x = sinφ_y = 0; для 1 кГц – sinφ_x = 0,226 ± 0,017, sinφ_y = 0,219 ± 0,016; для 50 кГц – sinφ_x = 1,000 ± 0,354, sinφ_y = 1,000 ± 0,032.