ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Получение периодических сигналов негармонической формы

Цель работы: научиться получать сигналы негармонической формы и исследовать влияние составляющих негармонического сигнала на его форму.

Домашнее задание

1. Изучите по [1], [2] тему «Цепи при периодическом негармоническом воздействии».

2. Подготовьте бланк отчета.

3. Подготовьте ответы на вопросы для самопроверки.

4. Сложите на временной диаграмме гармоники с частотами f₁ и 2f₁ для двух случаев:

а) фазы гармоник φ₁=φ₂=0;

б) фазы гармоник φ₁=0, φ₂=90°;

5. Сложите на временной диаграмме в масштабе гармоники напряжения

u₁=Um₁sin ωt и u₃=Um₃sin 3ωt, где Um₁ равно номеру записи студента в журнале плюс 10. Um₃ равно номеру записи студента в журнале.

Вопросы для самопроверки

1. Сигнал какой формы называют словом «гармоника»?

2. Как получить сигнал несинусоидальной формы?

3. Что значит разложить функцию в ряд Фурье?

4. Запишите первую и вторую форму ряда Фурье.

5. Запишите ряд Фурье, если кривая тока обладает симметрией относительно оси «ОХ».

6. Запишите ряд Фурье, если кривая напряжения обладает симметрией относительно оси «ОY».

7. Что называется спектром сигнала?

8. Какой спектр имеет периодический сигнал, непериодический сигнал?

9. Поясните, какой метод расчета применяют для анализа цепей при негармоническом воздействии.

Приборы и оборудование

1. Лабораторный стенд ЛКТЦ.

2. Соединительные провода (1 шт.).

Порядок выполнения работы

1. Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам для самопроверки.

2. Подготовка лабораторной установки к работе, получение инструктажа по технике безопасности.

   1. Ознакомиться с блоками, которые используются в данной работе (умножитель частоты, генератор Г3, осциллограф).

   2. Внешним проводником соединить гнездо «ВХОД 2-ого КАНАЛА» блока «ЭК» с гнездом «ВЫХОД ПЕРВОЙ ГАРМОНИКИ» на блоке «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ».

   3. Поставить переключатели в следующие позиции:

– на блоке Г1 тумблер в положение «ВНУТР»;

– на блоке Г2 переключатель формы сигнала в третью позицию ();

– на блоке Г3 тумблеры в положения «НОРМ» и «1В»;

– на блоке «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ» все тумблеры в положение «ВЫКЛ», а все регуляторы повернуть против часовой стрелки до отказа;

– на блоке «ЭК» тумблер «КАНАЛ» установите в среднее положение;

– ослабление обоих каналов в положение 1:10;

– тумблеры синхронизации: «1-ый КАНАЛ» и «ВХОД Х» в положения «ВНУТР».

2.4 Пригласите преподавателя проверить собранную цепь.

2.5 Включите тумблеры в следующей последовательности: «СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР», «КОММУТАТОР-ОСЦИЛЛОГРАФ», «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ».

3. Исследуйте составляющие негармонического сигнала, для этого:

   1. С помощью регуляторов «УСИЛЕНИЕ Х», «РАЗВЕРТКА», «УСИЛЕНИЕ 1-ого КАНАЛА», «РАСХОЖДЕНИЕ», «↔», «↕» установите в верхней части экрана изображение опорного сигнала, который подан на 1-ый канал – это должна быть синусоида размахом в 3 клетки длительностью 2-го периода.

   2. Чтобы получить изображение 1-ой гармоники на втором канале в нижней части экрана, надо повернуть ручку регулятора 1-ой гармоники по часовой стрелке, а затем теми же регуляторами что и в п. 3.1 (только использовать регулятор «УСИЛЕНИЕ 2-го КАНАЛА»), установить на втором канале такой же сигнал, как в п. 3.1. Убедитесь, что оба сигнала, опорный и первой гармоники, имеют одинаковую частоту.

   3. Зарисуйте полученные изображения в одних осях координат, разместив осциллограммы одна под другой.

   4. На вход 2-ого канала подайте сигнал 2-ой гармоники. Для этого перенесите проводник из гнезда «ВЫХОД ПЕРВОЙ ГАРМОНИКИ» в гнездо «ВЫХОД ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ». Поверните ручку регулятора 2-ой гармоники по часовой стрелке, а затем с помощью регуляторов, используемых в п. 3.2, установите на экране изображение 2-ой гармоники. Убедитесь, что на вход 2-ого канала подано напряжение с частотой 2f₁ (период сигнала стал в 2 раза меньше).

   5. Зарисуйте осциллограмму сигнала с частотой 2f₁ под предыдущими осциллограммами.

   6. Повторите п. 3.4 и п. 3.5 для третьей гармоники.

4. Исследуйте влияние составляющих негармонического сигнала на его форму. Для этого:

   1. Произведите сложение сигналов с частотами f₁ и 2f₁, т.е. 1-ой и 2-ой гармоник. Тумблер «КАНАЛ» на блоке «ЭК» переведите в правое положение (2-ой канал). Проводник с «ВЫХОД 3-ей ГАРМОНИКИ» перенесите на выходное гнездо сумматора (∑). На блоке «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ» включите тумблер 1-ой гармоники и регулятором «АМПЛИТУДА 1-ой ГАРМОНИКИ» и регулятором сумматора установите синусоиду с размахом 4 клетки. Включите тумблер 2-ой гармоники и убедитесь, что, изменяя амплитуду и фазу этой гармоники, можно изменять и форму негармонического (суммарного) сигнала. Зарисуйте одну из полученных осциллограмм (по вашему выбору).

   2. Повторите п. 4.1 для сложения поочередно следующих гармоник:

а) 1-ой и 3-ей;

б) 2-ой и 3-ей;

в) 1-ой, 2-ой и 3-ей.

5 После снятия данных и представления их преподавателю выключить стенд в следующем порядке: «УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ», «КОММУТАТОР-ОСЦИЛЛОГРАФ», «ГЕНЕРАТОР», «СЕТЬ»