Лабораторная работа № 5 измерение параметров сигнала с помощью электронных приборов – осциллографа и частотомера

Цель работы:

1. Ознакомиться с устройством, принципом действия, органами управления и регулировки электронных приборов – осциллографа и частотомера.

2. Освоить методы измерений напряжений, частоты, временных интервалов и фазовых сдвигов с помощью осциллографа и частотомера.

1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении

1. Ознакомиться с устройством электронно-лучевой трубки и назначением ее основных частей.

2. Ознакомиться со структурной схемой электронного осциллографа, назначением его основных блоков и переключателей.

3. Изучить назначение, устройство, принцип действия и приемы работы с электронным осциллографом [1, с. 171–188; 2, с. 175–183, с. 411–418; [3].

4. Измерить амплитуды трех синусоидальных напряжений разной частоты (по заданию преподавателя). Оценить погрешность измерения.

5. Измерить период колебаний трех напряжений по п. 4 и определить их частоту.

6. Определить частоты указанных в п. 4 напряжений с помощью фигур Лиссажу.

7. Измерить сдвиг фаз между двумя напряжениями методом эллипса. Значение угла  изменять от 0° до 180° через 45°.

8. Ознакомиться с функциональной схемой частотомера.

2. Теоретические сведения и описание работы

Объектом исследования в работе являются электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО) и цифровой частотомер.

2.1. Электронно-лучевой осциллограф

ЭЛО предназначен для визуального наблюдения и измерения электрических сигналов. Важными достоинствами электронных осциллографов являются широкий частотный диапазон, высокая чувствительность, большое выходное сопротивление и наглядность.

В основе работы электронных осциллографов лежит преобразование исследуемых сигналов в видимое изображение, получаемое на экране электронно-лучевой трубки.

2.1.1. Электронно-лучевая трубка

Простейшая однолучевая трубка представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух и в котором расположены подогреваемый катод К, модулятор (сетка) М, фокусирующий анод А1, ускоряющий анод А2, две пары взаимно перпендикулярных пластин ОП_Х и ОП_У (горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины).

Внутренняя поверхность дна баллона (экран Э) покрыта люминофором, способным светиться при бомбардировке электронами. Совокупность электродов К, М, А1, А2 называют электронной пушкой. Конструктивно эти электроды выполнены в виде цилиндров, расположенных по оси трубки.

Рис. 1. Электронно-лучевая трубка со схемой управления электронным лучом

Электронная пушка излучает узкий пучок электронов – электронный луч. Интенсивность электронного луча регулируют путем изменения отрицательного относительно катода напряжения на модуляторе М, что приводит к изменению яркости изображения. Напряжение на первом аноде А1 фокусирует поток электронов в узкий луч, позволяющий получить на экране трубки светящееся пятно малого размера. Для ускорения электронов до скорости, необходимой для свечения люминофора, на второй анод А2 подается высокое положительное напряжение. Сформированный электронный луч проходит между парами отклоняющих пластин ОП_Х и ОП_У и под действием напряжений, приложенных к этим пластинам, отклоняется, соответственно, по осям координат Х и Y, вызывая смещение светящегося пятна на экране трубки.

Осциллографические электронно-лучевые трубки характеризуются чувствительностью, полосой пропускания, длительностью послесвечения, рабочей площадью экрана, цветом свечения люминофора и др.