Измерение параметров сигнала с помощью осциллографа

Осциллограф позволяет проводить измерение параметров как по-стоянных, так и изменяющихся со временем электрических сигналов. Для этого напряжение с генератора U_х подается на один из каналов осциллографа, как показано на рис. 12.3–12.5.

 

Рис. 12.3

 

Рис. 12.4

 

 

Рис. 12.5

Подобрав соответствующее положение переключателей, на экране осциллографа получим осциллограмму, удобную для наблюдения (см. Приложение). Определив цену деления j_x по оси х, вычислим дли-тельность временных интервалов изучаемой осциллограммы по фор-муле

D t = n j_x,

 

где n – число делений по оси х на экране осциллографа, на которые укладывается изучаемая часть сигнала.

Таким же образом, определив цену деления j_y по оси y, найдем величину напряжения подаваемого электрического сигнала.

 

 

Рис. 12.6

 

Некоторые модели осциллографов позволяют не только наблюдать одновременно два сигнала на экране, но и осуществлять сложение этих сигналов, как одинаково направленных, так и как взаимно перпен-дикулярных. Для этого напряжение с одного генератора U_{х 1} подается на вход первого канала осциллографа, а напряжение с другого гене-ратора U_{х 2} – на вход второго канала, как показано на рис. 12.6 (см. Приложение).

 

Задание к работе

 

1. Соберите схему, показанную на рис. 12.1.

2. Проведите измерение неизвестных сопротивлений R _{1 х} и R _{2 х} с помощью вольтметра и амперметра, изменяя величину напряжения генератора постоянного напряжения от ~1 до ~15 В. Выполните шесть измерений при различных напряжениях.

3. Рассчитайте наиболее вероятное значение каждого сопротивле-ния и его случайную погрешность по формуле для многократных изме-рений при доверительной вероятности 0,95 [4, Введение, В3, В4, В5].

4. Соберите схему, показанную на рис. 12.2.

Внимание! В качестве резистора, обозначенного как R ₂, рекомен-дуется использовать резистор с сопротивлением, равным 680 Ом,
а в качестве резистора, обозначенного на рис. 12.2 как R ₃ – резистор 820 Ом. Напряжение генератора установите в диапазоне от 5 до 15 В.

5. С помощью метода равновесия моста постоянного тока опре-делите величины тех же двух неизвестных сопротивлений R _{1 х} и R _{2 х}. Сравните с результатами, полученными в п. 2, 3. Сделайте выводы.

6. Подключите генератор постоянного напряжения к осциллографу (рис. 12.3).

7. Измерьте напряжение сигнала. Назовите форму сигнала.

8. Подключите генератор прямоугольных импульсов к осциллог-рафу (рис. 12.4). Зарисуйте полученный сигнал.

9. Измерьте амплитудное напряжение сигнала. Определите период и частоту сигнала. Назовите форму сигнала.

10. Подключите генератор синусоидального напряжения к осцил-лографу (рис. 12.5). Зарисуйте полученный сигнал.

11. Измерьте амплитудное напряжение сигнала. Рассчитайте зна-чение действующего напряжения U _д. Определите период и частоту сигнала. Назовите форму сигнала.

12. Подключите генератор синусоидального напряжения на вход одного канала осциллографа, а генератор прямоугольных импульсов на вход другого канала (рис. 12.6). (Используйте выходы одного прибора, чтобы оба сигнала были синфазны. В таком случае на экране осциллографа будет устойчивая картина.) Переключите управляющие кнопки так, чтобы наблюдать одновременно оба сигнала друг под другом (см. Приложение).

13. Зарисуйте эти сигналы.

 

 

Контрольные вопросы

1. Какие способы измерения сопротивления вам известны?

2. Сформулируйте закон Ома для участка цепи в интегральной и дифференциальной (локальной) формах. Объясните смысл всех вели-чин, входящих в законы.

3. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи,
т. е. для участка цепи, в котором имеется источник ЭДС.

4. В чем состоит метод измерения сопротивления с помощью моста постоянного тока?

5. Как измерить период и определить частоту сигнала с помощью осциллографа?

6. Как измерить амплитуду сигнала с помощью осциллографа?

7. Как происходит управление электронным пучком в электронном осциллографе?

8. Какова связь между смещением сигнала по оси х на экране осциллографа и длительностью временного интервала?

9. Как подключить осциллограф по двухканальной схеме?

 

Список литературы

 

1. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1982. – Т. 2
(и последующие издания этого курса).

3. Электрические измерения: Учебник для вузов / Под ред. А.В. Фре-мис, Е.М. Душина. – Л.: Энергия, 1980. – С. 39.

4. Механика и термодинамика: Метод. указания к вводному занятию и к лабораторным работам № 0 – 6 по физике. № 2848. – Новосибирск, 2004. – С. 11–12 (и последующие издания этого пособия).

 

 

Лабораторная работа № 13