ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Принцип отримання осцилограм на екрані осцилографа.

Лабораторнаробота №5

Тема: «Ознайомлення з роботою електронного осцилографа»

Мета роботи: Ознайомитись з принципом дії осцилографа, оволодіти навичками дослідження швидкоплинних процесів.

Теоретичні відомості.

Принцип дії осцилографа. Осцилограф – це прилад для візуального спостереження, фотографування і дослідження електричних процесів у широкому частотному діапазоні (від постійного струму до надвисоких частот).Спрощена блок – схема осцилографа наведена на рис. 1. Вона складається з таких вузлів: електронно-променева трубка ;канал вертикального відхилення з підсилювачем ; канал горизонтального відхилення з підсилюва-чем ; генератор розгортки ; блок живлення ; блок синхронізації ; калібратор амплітуди та часу.

Рис.1

Основним робочим елементом осцилографа є вакуумована електронно

- проме-нева трубка (рис.2).

Рис.2.

Електронно-променева трубка перетворює напругу, що досліджується, на зображення на люмінесцентному екрані осцилографа. Трубка має пристрої регулювання яскравості та фокусування променя та переміщення на екрані за вертикаллю і горизонталлю, які виведені на передню панель у вигляді відповідних ручок.

Отримання і фокусування електронного пучка здійснюється за допомогою так званої електронної пушки, яка складається з декількох елементів (дивись рис.2). Це нагрівач (Н), катод (К), модулятор (М), перший анод (А₁) і другий анод (А₂). Електрони, що вилітають з катода під різними кутами внаслідок явища термоелектронної емісії , попадають в електричне коло модулятора М, який має негативний потенціал відносно катоду. Потік електронів стискується цим полем і спрямовується до отвору, тобто модулятор формує електронний пучок. Змінюючи потенціал модулятора, можна регулювати інтенсивність електронного пучка.

Аноди А₁ і А₂ утворюють фокусуючу систему. Після модулятора електронний пучок потрапляє в електричне поле першого анода А₁, який виконаний у вигляді циліндра або диска, вісь якого збігається з віссю трубки. На перший анод (фокусуючий циліндр) подається позитивний потенціал(відносно катода)–приблизно декілька сот вольт. Змінюючи потенціал першого аноду, можна виконувати основне фокусування електронного пучка. На другий анод А₂ подають більш високий позитивний потенціал, ніж на перший анод, прискорюючи таким чином електронний пучок.

Після того, як електронний пучок пройде отвір другого анода, він потрапляє до двох взаємно – перпендикулярних плоских конденсаторів С₁ і С₂, які відхиляютьелектронний пучок відповідно у горизонтальному (діє С₁) та вертикальному (діє С₂) напрямах. Змінюючи напругу на пластинах конденса-торів С₁ і С₂, можна спрямувати електронний промінь у будь-яку точку екрана, на якому спостерігається зображення процесу, що досліджується. Якщо напруга на конденсаторах С₁ і С₂ відсутня, то електронний пучок потрапляє в центр екрана і створює світлу крапку.

Принцип отримання осцилограм на екрані осцилографа.

При одночасній дії змінних напруг на пластини конденсаторів С₁ і С₂ , залежно від співвідношення частот, амплітуд і фаз цих напруг на екрані будуть спостерігатися різні візуальні зображення. Для візуального спостереження дійсної форми електричного сигналу (напруги), що змінюється у часі за законом U_{дослідна}=ƒ(t), необхідно, щоб напруга, що подається на пластини конденсатора С₁ була пропорційна часу і змінювалась лінійно. Це так звана напруга розгортки - лінійна функція напруги від часу Ư_{розгортки} = φ(t) (дивись рис.3). Під дією цієї напруги промінь буде рухатися вздовж осі Х з постійною швидкістю, значення якої залежить від частоти напруги розгортки. При цьому напруга розгортки повинна змінюватися лінійно протягом того часу, який необхідний для того, щоб “ розгорнути” досліджувану напругу на всю довжину екрана. Після цього величина напруги розгортки повинна різко спадати до нуля, повертаючи електронний пучок в початок екрана . Таку змінну напругу пилкоподібної форми забезпечує генератор розгортки, вмонтований в корпус осцилографа. Якщо період розгортки напруги Т_х є цілим кратним періоду сигналу, що досліджується (тобто Т_х = nТ_у), то осцилограма на екрані буде нерухомою і буде містити n періодів напруги, що досліджується. Період розгортки регулюється як «дискретно» так і «плавно» ручкою «частота», винесеною на панель осцилографа.

Рис.3.

Досліджуваний сигнал подається на вертикально розгортаючі пластини Y конденсатора С₂. Якщо генератор розгортки в цей час виключений, тобто напруга розгортки не подається на пластини конденсатора С_1, досліджуваний процес не “розгортається” вздовж Х у часі, і на екрані осцилографа промінь буде рухатися лише у вертикальному напрямку вздовж осі Y. Якщо тепер подати напругу розгортки на конденсатор С₁, то електронний промінь буде одночасно відхилятись у вертикальному напрямку за законом зміни напруги U_{дослідна} = U_у і переміщатися (розгортатися) у горизонтальному напрямку (вздовж осі Х) під дією напруги Ư_{розгортки}=U_х. Таким чином, на екрані візуально буде спостерігатися картина досліджуваного процесу.

Чутливість власне електронно-променевої трубки незначна, тому в кожному з каналів (Х та Y) встановлені підсилювачі . Для того щоб можна було подати будь-який сигнал безпосередньо на відхиляючі пластини електронно-променевої трубки, в осцилографах, як правило, передбачаються спеціальні вхідні гнізда пластин. Вони розташовуються на лицевій або тильній частині осцилографа. Як вже було сказано, при виконанні умови Т_х= nТ_у осцилограма на екрані буде нерухомою. Такий режим роботи називають синхронізованим. Синхронізацію можна здійснювати і зовнішньою напругою, яка повинна подаватися на гніздо х при відключеному генераторі розгортки.

Опис установки

На рис.3 показана принципова схема установки, що використовується в даній лабораторній роботі.

Рис.3

( 1- Електронний осцилограф, 2 – Звуковий генератор№1, 3 – Звуковий генератор №2 )

Порядок виконання роботи.

1.Уважно розібратися в призначенні ручок управління на панелі осцилографа

2.Скласти схему, використовуючи генератор №1.

3.Увімкнути живлення осцилографа і генератора №1.

Перед початком виконання роботи зачекати, доки осцилограф та звуковий генератор прогріваються. Уважно прочитати теоретичні відомості про роботу електронного осцилографа і співвіднести ці відомості з призначенням ручок на панелі осцилографа. При виникненні утруднень звернутись до викладача або лаборанта.

А.Спостереження досліджуваного сигналу на екрані осцилографа.

1) З’єднати вихід джерела гармонічно змінюваного сигналу (звуковий генератор) з гніздом Y на передній панелі осцилографа. При цьому напругу сигналу встановити близькою до нуля.

2) Збільшити напругу на виході звукового генератора. На екрані осцилографа повинен з’явитися сигнал синусоїдальної форми.

3) Якщо зображення переміщується по екрану, добитися його нерухомості. Для цього використати ручки грубого та плавного регулювання частоти генератора розгортки на передній панелі осцилографа. Показати отримане зображення викладачу або лаборанту.

4) Перемикачем “В/дел” вибрати розмір сигналу, що досліджується, таким, щоб на екрані він був зручним для спостереження (2–3см).

5) Визначити амплітуду, діючу напругу, період і частоту коливань, які спостерігаються на екрані. Використати для цього дані про ціну поділки для розгортки по осі Y(ручка “В / дел ”) і по осі Х (ручка “ms /дел” або “мкс/дел.”). 6)Замалювати осцилограму і нанести на неї отримані результати вимірів.

Б.Спостереження фігур Ліссажу і вимірювання частоти синусоїдального сигналу за допомогою цих фігур.

1) Отримати зображення сигналу, використовуючи вихід звукового генератора №1.

2) Установити перемикач “развер” на правій боковій стійці осцилографу положення “х”. При цьому генератор внутрішньої розгортки відключається, і синусоїда перетворюється на вертикальний світний штрих певного розміру.

3) Підключити до гнізда Х змінну напругу з виходу генератора №2.

Після цього підключення на екрані з’являється зображення, яке змінюється в часі за певним законом.

4) Обертаючи частотний лімб генератора, підібрати частоту генератора такою, щоб зображення на екрані було нерухомим. Отримані фігури називаються фігурами Ліссажу. Їх нерухомість відповідає умові Т_х = nТ_у , або навпаки. Отримати ряд фігур Лісажу для співвідношень частот, наведених у таблиці, і зарисувати 2 – 3 з них.

Співвідношення частот	1:1	1:2	2:1
Вид фігури Лісажу
Частота генератора №1, Гц
Частота генератора №2,Гц

Контрольні питання.

1. Назвіть основні складові осцилографу

2. Як побудована та діє електронно- променева трубка?

3. Що таке термоелектронна емісія і в яких пристроях вона використовується?

4. Як здійснюється керування яскравістю та фокусом пучка електронів у трубці?

5. Для чого призначений генератор розгортки і як він діє?

6. Намалюйте залежність напруги розгортки від часу.

7. Як визначити період гармонічного процесу за допомогою осцилографа?

8. Що таке чутливість осцилографа?

9. Як визначити амплітуду та ефективне значення напруги гармонічного процесу за допомогою осцилографа?

10. Що таке «фігури Ліссажу»?

11. Як отримати на екрані осцилографа фігури Ліссажу?

12. Як за допомогою фігур Ліссажу встановити різницю фаз двох взаємно перпендикулярних коливань електричної напруги ?

13. Назвіть основні галузі використання осцилографа .

Література

1. Лопатинський І.Є., Зачек І.Р., Кравчук І.М., Романишин Б.М., Габа В.М., Гончар Ф.М. Курс фізики (для інженерів). Підручник.-Львів: Афіша, 2003.- 376с.

2. Трофимова Т.И.Курс физики: Учебное пособие для вузов.-15-изд.стер. М.:Высш.шк.,2008.-542с.: ил.