Указания по выполнению лабораторной работы

1.4.1. Измерение уровней гармонических сигналов

 

1) Собрать схему измерения уровня напряжения, приведенную на рис. 1.3.

2) Измерить уровень напряжения на сопротивлениях 10, 100, 200, 600, 1000, 10000, 50000 Ом.

Уровень напряжения равен сумме показаний стрелочного прибора и переключателя регулировки «дБ». Для повышения точности отсчета необходимо увеличивать чувствительность прибора, установив переключатель «дБ» в положение, при котором стрелка прибора будет находиться в правой части шкалы.

 

Рис. 1.3. Схема измерения уровня напряжения

 

3) Рассчитать уровни тока и мощности, а также значения напряжения, тока и мощности по формулам (1.1) – (1.4).

4) Проанализировать зависимости напряжения, тока, мощности и их уровней от сопротивления нагрузки; оформить результаты расчетов в виде графиков на миллиметровой бумаге в соответствии с данными табл. 1.1.

 

Таблица 1.1

 

Зависимость тока, напряжения, мощности и

их уровней от сопротивления

 

Zн, Ом	Pu, Нп	Pu, дБ		Pi, дБ	р, дБ	U, В	I, мА	S, мВ×А

 

1.4.2. Измерение комплексных сопротивлений с использованием

лабораторного макета

 

1) Собрать схему исследуемого сопротивления, например двухполюсника, состоящего из одного (резистора, конденсатора, катушки) или нескольких элементов (по указанию преподавателя), подключая их к коммутационному полю.

2) Задаться значениями вспомогательных сопротивлений (Z₁, Z₂ – в методе двух вольтметров), подключить их к коммутационной панели в соответствии со схемой рис. 1.2.

3) Присоединить к схеме гибкими проводами милливольтметр и генератор.

4) Записать соответствующие значения напряжения, считывая показания милливольтметра. При измерениях следует избегать переключения шкалы прибора и не превышать максимально допустимого значения напряжения U_max = 10 В.

В методе двух вольтметров переключение шкалы милливольтметра допустимо после изменения вспомогательного сопротивления (замена Z₁ на Z₂).

5) Включить питание приборов и установить выходное сопротивление генератора 600 Ом, задать с помощью регулятора выходное напряжение 5 – 10 В, частоту – по указанию преподавателя.

6) Для определения характера измеряемого сопротивления Z_x необходимо параллельно к нему подключить милливольтметр, зафиксировать его показание, а затем присоединить также параллельно небольшую емкость (5 – 50 нФ). Если напряжение уменьшается, то Z_x имеет емкостный характер, если увеличивается – индуктивный.

1.4.3. Определение комплексных сопротивлений с помощью

уравновешенных мостов, моделируемых на ПЭВМ

 

1) Из списка лабораторных работ выбрать первую.

2) Из списка схем выбрать Г-образную.

3) Просмотреть возможные варианты схем двухполюсника Z₁ (клавиша «р») и выбрать заданный преподавателем вариант (клавиша «v»).

4) Выбрать любую схему двухполюсника Z₂ так, чтобы в ней содержалось два элемента.

5) Ввести вручную клавишей «y» значения R, L и С в соответствии с полученным от преподавателя заданием.

6) Ввести любой вариант двухполюсника Z₂ из таблицы на экране монитора (клавиши «n» и 1, …, «F»).

7) Проверить правильность исходных данных, нажав «пробел».

8) Ознакомиться с условными обозначениями шкал магазинов сопротивлений (R_э) и емкостей (С_э), а также с «помощью» (Н) и типом включения.

9) Задать режим «КЗПР» и частоту (по указанию преподавателя).

10) Установить ожидаемый характер измеряемого сопротивления («Инд./емк.»).

11) Уравновесить мост, изменяя R_э и С_э и добиваясь минимального показателя индикатора. Точность измерений удовлетворительна, если изменение третьей значащей цифры значений R_э и С_э вызывает изменение показания индикатора.

12) Обработать экспериментальные данные, применяя формулы (1.8) и (1.9).

13) Собрать схему моста (см. рис. 1.1), используя программный продукт Electronics Workbench, и повторить измерения.

 

Содержание отчета

 

1) Титульный лист с указанием дисциплины, кафедры, наименования работы, номера группы, фамилии и инициалов студента, а также даты выполнения работы.

2) Цель работы.

3) Схемы измерений и расчетные формулы с пояснениями.

4) Таблицы измерений и вычислений.

5) Графики, выполненные на миллиметровой бумаге.

6) Подробные образцы теоретических расчетов и обработки экспериментальных данных (контрольные примеры).

7) Подписанный преподавателем черновик, содержащий результаты измерений.

8) Ответы на контрольные вопросы.

Отчет должен быть оформлен аккуратно. Сокращения слов, кроме общепринятых, не допускаются.

Отчет может быть выполнен с использованием ПЭВМ (формат А4) или написан вручную на тетрадных листах с учетом всех требований стандарта СТП ОмГУПС-3.1-02.

 

1.6. Контрольные вопросы

 

1) Что такое абсолютный, относительный и измерительный уровни напряжения, тока, мощности?

2) Как, зная абсолютный (относительный) уровень сигнала, определить напряжение, ток, мощность?

3) Установить соотношение между неперами и децибелами.

4) Как выбрать оптимальное значение нагрузки?

5) Как определить, уравновешен ли мост?

6) Почему в режиме «Инд.» не удается сбалансировать мост, если сопротивление R_э = 0?

 

Лабораторная работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА

 

Ц е л ь р а б о т ы - выполнить экспериментальную проверку некоторых положений теории двухполюсников.

Краткие сведения из теории

 

Двухполюсником называется электрическая цепь любой сложности, имеющая два зажима (полюса) для присоединения к источнику электрической энергии или к другой электрической цепи.

Если сопротивления или проводимости двух двухполюсников, имеющих различные схемы, равны друг другу во всем диапазоне частот от w = 0 до w ® ¥, то двухполюсники называются эквивалентными.

Обратными называются два двухполюсника, имеющие различные схемы, если произведение их сопротивлений или проводимостей является постоянной величиной, не зависящей от частоты.

Двухполюсники, состоящие только из индуктивностей и емкостей, называются реактивными.

Двухполюсники, которые содержат наименьшее количество элементов при заданном числе резонансных частот, называются приведенными. В приведенном двухполюснике уменьшение числа элементов вызывает изменение характера частотной зависимости сопротивления.

Сопротивление реактивного двухполюсника с увеличением частоты всегда растет (в алгебраическом смысле), поэтому резонансы напряжения и тока всегда чередуются. При отсутствии потерь сопротивление двухполюсника на частоте резонанса тока становится бесконечно большим и падение напряже- ния достигает максимального значения, а при резонансе напряжения Z(jw_p) = 0 и напряжение минимально.

 

2.1.1. Основные свойства приведенных реактивных двухполюсников

 

Перечислим эти свойства:

1) число резонансных частот - на единицу меньше числа элементов;

2) если в схеме двухполюсника есть путь постоянному току, то первым будет резонанс токов;

3) если в схеме двухполюсника есть путь току высокой частоты, то последним будет резонанс токов;

4) в схеме приведенного двухполюсника число реактивных элементов разного рода не может отличаться больше чем на единицу;

5) при четном числе элементов последний резонанс имеет тот же характер, что и первый.

Из трех реактивных элементов, два из которых имеют сопротивления, противоположные по знаку, можно составить четыре различные схемы реактивных двухполюсников, приведенные в табл. 2.1. Каждый из этих двухполюсников имеет два резонанса: резонанс токов и резонанс напряжений. Для четырехэлементных двухполюсников число резонансов увеличивается до трех: два резонанса напряжений и один резонанс токов или наоборот.

 

Таблица 2.1