Исследование спектров периодических сигналов

 

1. Подключить первый канал осциллографа к источнику ЭДС на лабораторном макете (см. Приложение 1).

2. Исследование спектра синусоидального сигнала.

2.1. Установить на выходе генератора импульсов сигнал синусоидальной формы амплитудой 5 В, частотой следования 5 кГц, смещением 0 В и асимметрией 50 %.

2.2. Включить первый канал осциллографа. Зарисовать полученную временную диаграмму напряжения. Для этого на осциллографе необходимо выставить масштаб по оси времени 25 мкс/дел, а по оси напряжения 2 В/дел. На осях временной диаграммы, зарисованной в отчете, необходимо обозначить измеряемые величины, их размерность и масштаб.

2.3. Снять спектр сигнала.

2.3.1. Выставить на осциллографе масштаб по оси времени 1 мс/дел, а по оси напряжения 10 В/дел и сместить сигнал в нижнюю часть экрана (так, чтобы он занимал нижнюю клетку измерительной сетки).

2.3.2. Включить математическую обработку сигнала (однократно нажав кнопку «МАТ»).

2.3.3. С помощью регулятора «Установка» и кнопок управления меню, расположенными справа от экрана, установить:

· Оператор – БПФ;

· Источник – КАН 1;

· Окно – Прямоуг.;

· Растяжка БПФ – 2Х;

· Шкала – Vrms, среднеквадратичное значение напряжения в Вольтах (находится на второй странице);

· Дисплей – Полный (находится на второй странице).

2.3.4. С помощью регулятора амплитуды первого канала и регулятора горизонтальной величины установить амплитуду FFT измерения 2 Vrms, а частоту 12,5 кГц.

2.3.5. Зарисовать полученный спектр под изображением измеряемого сигнала. Амплитуду и частоту спектральной линии измерять с помощью курсоров. Для этого однократно нажать кнопку «Курсор», с помощью кнопок меню и регулятора «Установка» выбрать режим РУЧНОЙ, источник МАТ и тип НАПРЯЖЕНИЕ или ВРЕМЯ. При измерении амплитуды спектральной линии необходимо выбрать тип НАПРЯЖЕНИЕ, курсор B (соответствующая кнопка меню) установить с помощью регулятора «Установка» в основание спектра, а курсор А (соответствующая кнопка меню) подвести с помощью регулятора «Установка» к вершине спектральной линии. Амплитуда спектральной линии будет отражена в строке DU на экране осциллографа. При измерении частоты спектральной линии необходимо выбрать тип ВРЕМЯ и подвести курсор А с помощью регулятора «Установка» к середине измеряемой линии. Частота спектральной линии будет отражена в строке Cursor A на экране осциллографа. На осях спектральной характеристики, зарисованной в отчете, необходимо обозначить измеряемые величины, их размерность и масштаб.

2.4. Изменить на выходе генератора частоту сигнала на 15 кГц. Зарисовать полученный спектр на новом рисунке, используя рекомендации п. 2.3.5.

2.5. Перейти в режим работы с каналом 1 (однократно нажать кнопку «КАН 1»), выставить масштаб по оси времени 25 мкс/дел, а по оси напряжения 2 В/дел. Зарисовать полученную осциллограмму под спектральной характеристикой, полученной в п. 2.4. На осях временной диаграммы, зарисованной в отчете, необходимо обозначить измеряемые величины, их размерность и масштаб.

3. Исследование спектра сигналов прямоугольной формы.

3.1. Установить на выходе генератора импульсов сигнал прямоугольной формы амплитудой 5 В, частотой следования 5 кГц, смещением 2,5 В и асимметрией 50 %.

3.2. Зарисовать полученную временную диаграмму напряжения в соответствии с рекомендациями п. 2.2.

3.3. Снять спектр сигнала в соответствии с рекомендациями п.п. 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.5. На спектральной характеристике отобразить 5 первых спектральных линий.

3.4. Изменить на выходе генератора частоту сигнала на 10 кГц. Зарисовать полученный спектр на новом рисунке, используя рекомендации п. 2.3.5. На спектральной характеристике отобразить 5 первых спектральных линий.

3.5. Перейти в режим работы с каналом 1 и, согласно рекомендациям п. 2.5, зарисовать полученную осциллограмму под спектральной характеристикой, полученной в п. 3.4.

3.6. Изменить на выходе генератора асимметрию сигнала на 20%. Зарисовать полученную временную диаграмму напряжения в соответствии с рекомендациями п. 2.2.

3.7. Снять спектр полученного сигнала в соответствии с рекомендациями п.п. 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.5. На спектральной характеристике отобразить 9 первых спектральных линий.

4. Исследование спектра сигнала треугольной формы.

4.1. Установить на выходе генератора импульсов сигнал треугольной формы амплитудой 5 В, частотой следования 5 кГц, смещением 2,5 В и асимметрией 50 %.

4.2. Зарисовать полученную временную диаграмму напряжения в соответствии с рекомендациями п. 2.2.

4.3. Снять спектр сигнала в соответствии с рекомендациями п.п. 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.5. На спектральной характеристике отобразить 4 первых спектральных линии.

5. Исследование спектра последовательности импульсов косинусоидальной формы.

5.1. Собрать схему согласно рис. 3.1. Подключить первый канал осциллографа к сопротивлению R1 (точка 1 на рис. 1).

5.2. Установить на выходе генератора импульсов сигнал синусоидальной формы амплитудой 5 В, частотой следования 5 кГц, смещением 0 В и асимметрией 50 %.

5.3. Зарисовать полученную временную диаграмму напряжения в соответствии с рекомендациями п. 2.2. Полученная последовательность импульсов соответствует углу отсечки Q=90°.

5.4. Снять спектр сигнала в соответствии с рекомендациями п.п. 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.5. На спектральной характеристике отобразить 4 первых спектральных линии.

5.5. Перейти в режим работы с каналом 1, выставить масштаб по оси времени 25 мкс/дел, а по оси напряжения 2 В/дел. Вращая ручку генератора в режиме изменения смещения сигнала установить угол отсечки 60°. Длительность полученного в п. 5.3 косинусоидального импульса t_и в мкс равна половине периода и соответствует 2Q в градусах (t_и=T/2Û2Q=180°). Исходя из этих соотношений, необходимо получить последовательность импульсов косинусоидальной формы с длительностью импульса соответствующему углу отсечки Q=60°. Длительность импульса измерять курсорами в режиме ВРЕМЯ, источник КАН 1. Курсор А установить с помощью регулятора «Установка» в начало импульса, а курсор B в конец импульса. Длительность импульса будет отражена в строке DТ на экране осциллографа.

Зарисовать полученную диаграмму напряжения на новом рисунке, обозначив на осях измеряемые величины, их размерность и масштаб.

5.6. Снять спектр сигнала в соответствии с рекомендациями п.п. 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.5. На спектральной характеристике отобразить 4 первых спектральных линии.