Измерение параметров гармонического сигнала

Параметры гармонического сигнала (рис. 1.13):

- амплитуда U_m – наибольшее из мгновенных значений напряжения за период повторения Т;

- период повторения Т – интервал времени от одного мгновенного значения до следующего мгновенного значения того же уровня при том же значении производной dU(t)/dt;

-

частота повторения f – количество периодов колебаний за 1с, .

 

Рисунок 1.13 – Гармонический сигнал

Генератор гармонических сигналов ГЗ-109

При включении вырабатывает переменное напряжение в соответствии с установленной оператором частотой от 20 Гц до 200кГц. Амплитуда выходного сигнала может регулироваться оператором и измеряется встроенным вольтметром.

Измерение параметров периодического прямоугольного импульсного сигнала

Параметры периодического импульсного сигнала:

- амплитуда U_т – наибольшее из мгновенных значений (за период повторения Т);

- период повторения Т – временной интервал от любого мгновенного значения сигнала до следующего мгновенного значения сигнала того же уровня (при одном значении производной);

- частота повторения f – количество периодов колебаний за 1с;

- длительность импульса t _и – временной интервал на уровне 0.5 U_m;

- передний фронт – временной интервал, в течение которого сигнал увеличивается от уровня 0,1 U_m до уровня 0,9 U_m;

- задний фронт (срез) – временной интервал, в течение которого сигнал уменьшается от уровня 0,9 U_m до уровня 0,1 U_m;

Иногда длительность импульса указывают на некотором заданном уровне, например, на уровне 0,1 U_m – .

Импульсный сигнал считают прямоугольным, если длительность плоской части на уровне U_m составляет более трех длительностей .

На рис. 1.14 изображен периодически повторяющийся импульсный сигнал положительной полярности.

Рисунок 1.14 – Параметры периодического импульсного сигнала

Генератор импульсных сигналов Г5-54

Г5-54 предназначен для генерации однократных (ручной пуск) или периодически повторяющихся импульсных сигналов. Имеет три выбираемых оператором режима запуска (ручной, сигналами внешней синхронизации положительной или отрицательной полярности и автоматический запуск с устанавливаемой оператором частотой повторения).

Генератор имеет два канала выходных сигналов (рис. 1.15). По 1-му каналу выходные сигналы неизменной длительности можно регулировать по амплитуде U_m и выбирать полярность положительную или отрицательную. Импульсы по 2-му каналу имеют равную с импульсами 1-го канала частоту повторения, но с регулируемыми оператором временем задержки импульса
2-го канала относительно импульса 1-го канала t_з, амплитудой U_m,длительностью импульса t_u.Полярность импульса можно выбирать.

При изменении частоты генерации f, задержки t_з и длительности t_u необходимо выполнять условие

; T = 1/f.

Невыполнение этого условия может привести к потере работоспособности прибора.

Амплитуда U_m выходного сигнала 2-го канала может регулироваться плавно и измеряется встроенным в прибор вольтметром. Амплитуду также можно регулировать дискретно от установленной амплитуды U_m в соответствии с коэффициентами 0,01; 0,1; 0,3; 0,03.

 

Рисунок 1.15 – Временная диаграмма работы импульсного генератора Г5-54

 

Выполнение лабораторной работы

Подготовка осциллографа к измерениям – калибровка. Измерение параметров калибровочного сигнала

Состав оборудования: осциллограф, кабель.

Включить осциллограф переключателем «Сеть», поставить переключатель синхронизации П2 в положение «Внутр» или «Сеть». Вращая регулировку «Уровень», получить изображение линии развертки. Регулировкой «Смещение Y» установить линию в центре экрана, регулировкой «Смещение X» совместить начало развертки с крайним левым делением шкалы. Регулировками «Яркость» и «Фокус» установить необходимую яркость и четкость изображения линии.

Включить калибратор, поставить положение переключателя П2 в положение «Внутр. синхр.», переключатель П4 в положение «+», переключатель «Вольт/дел.» поставить в такое положение, чтобы изображение сигнала меры по вертикали занимало всю шкалу, а переключатель «Время/ дел.» в положение, при котором на экране виден период колебания сигнала калибратора. Регулируя «Уровень» и «Стабильность», получить осциллограмму (рис. 16). Измерить параметры калибровочного сигнала.

Например.

Сигнал калибратора имеет параметры: U _м = 100 мВ, f _м = 2 кГц.

Определяем:

Т_М =1/2000 Гц =

= 0,5·10^-3 с = 500 мкс

 

 

Рисунок 1.16 – Осциллограмма калибровочного сигнала

По результатам измерений рассчитываем: ;

;

.

Если измеренные значения U_{М изм}, T_{М изм} не соответствуют параметрам сигнала меры, то, вращая «верхние части» переключателей «Вольт/дел.» и «Время/дел.», установить их в такие положения, при котором измеренные значения U_{М изм} и T_{М изм} будут равны известным параметрам (U_М, T_М) сигнала меры. При калибровке переключатели П1 и ПЗ могут находиться в любом положении, так как постоянная составляющая сигнала калибратора U ₀ = 0.

После проведения калибровки ручки плавных регулировок «Вольт/дел.» и «Время/дел.» не смещать!