- •Лабораторные работы
- •Предисловие
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 дискретные (компьютерные) измерительные приборы и технология измерений в виртуальных и реальных схемах
- •1.1. Цель работы
- •1.2. Предварительное задание
- •1.3. Практическое (лабораторное) задание
- •1.4. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2
- •Анализатор сигналов
- •Выбор рациональной системы ортогональных функций
- •Функции Уолша (фу)
- •2.3. Описание лабораторного устройства
- •2.4. Предварительное задание
- •2.5. Практическое задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 представление периодических сигналов в базисе гармонических функций
- •3.1. Цель работы
- •3.2. Краткие теоретические сведения
- •3.3. Описание лабораторного устройства
- •3.4. Предварительное задание
- •3.5. Практическое задание
- •Контрольные вопросы
Лабораторная работа № 1 дискретные (компьютерные) измерительные приборы и технология измерений в виртуальных и реальных схемах
1.1. Цель работы
Ознакомление с составом и работой лабораторного стенда и его частей, установка и измерение параметров детерминированных сиг-налов.
1.2. Предварительное задание
1. Ознакомьтесь с основным составом виртуального лабораторного стенда (прил. 1). Изучите назначение, принцип работы и основные характеристики следующих приборов:
мультиметров – Multimeter XMM1 и многофункционального быстродействующего мультиметра (виртуальный аналог промышленного прибора 34401А);
функциональных генераторов – Function Generator XFG1 и высокочастотного функционального генератора (виртуальный аналог промышленного прибора 33120А);
осциллографов – Oscilloscope XSC1 и широкополосного двухканального осциллографа (виртуальный аналог промышленного прибора 54622D);
источников переменного тока для немодулированных и модулированных сигналов, индикаторных приборов (вольтметры, амперметры, индикаторы и т.д.) в среде «Multisim-10»;
лабораторной станции NI ELVIS: состав, элементы управления и контроля, подключение реальных и виртуальных цепей и измерительных приборов.
2. Просмотрите контрольные вопросы, приведенные в конце работы. При защите лабораторной работы вам необходимо в той или иной форме отвечать на большинство из них.
3. Подготовьте бланк отчета к лабораторной работе. Форма титульного листа отчета приведена на стенде лаборатории, а его содержание дано в конце лабораторной работы.
1.3. Практическое (лабораторное) задание
Включите компьютер и дисплей. Затем нужно открыть диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Лабораторная работа № 1» и файл «Lab_Rab_1».
1. Ознакомьтесь с виртуальными измерительными приборами непосредственно на рабочем месте. Для этого щелкните по кнопке «Аппаратура». Перед вами откроется экран с кратким описанием измерительной аппаратуры и возможностью более подробно рассмотреть любую группу аппаратуры, щелкнув по соответствующей кнопке. При этом для каждого прибора показаны его изображение на принципиальной схеме, панель управления и установки параметров. Для некоторых приборов имеется кнопка «Дополнительно», щелчком по которой можно вызвать более подробное описание порядка включения прибора и установки его параметров. Основное внимание обратите на такие вопросы, как порядок работы соответствующего устройства или прибора, назначение и использование органов управления, проведение измерений. Прежде чем переходить к измерениям, внимательно ознакомьтесь с приборами вашего стенда (рис 1.1).
Рис. 1.1. Схема измерений параметров сигналов
2. Установите и измерьте основные параметры простейших периодических сигналов. Для этого, щелкнув по кнопке «Выход», вернитесь к экрану файла «Lab_Rab_1». Перед началом работы введите номер вашего рабочего стенда; если он вам неизвестен, спросите у преподавателя. После того как вы нажмете кнопку «Ввод», станут доступными кнопки «Описание» и «Стенд» и появятся параметры сигналов, необходимые вам для работы. Перепишите эти параметры в таблицы вашего протокола в графу «Установленные параметры». Помните, что кнопкой «Описание» вы всегда можете вызвать краткий вариант данного описания на экран и просмотреть нужные вам разделы. Щелкнув по кнопке «Стенд», можно вызвать в среде «Multisim-10» схему вашего первого эксперимента. Проверьте, соответствует ли номер стенда номеру вашей бригады, если нет – обратитесь к преподавателю.
А) Гармоническое колебание. На выходе генератора XFG1 установите значение частоты и амплитуды гармонического сигнала в соответствии с указаниями в рабочем файле «Lab_Rab_1» вашего компьютера. С помощью осциллографа XSC1 и мультиметра XMM1 измерьте параметры этого сигнала (F, T = 1/F, Um , Uэф) и занесите их в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Параметры сигнала |
Установленные параметры |
Измеренные |
|
осциллографом |
мультиметром |
||
T, мс |
– |
|
|
F, кГц |
|
|
|
Um, B |
|
|
|
Uэф, B |
– |
|
|
Б
Рис. 1.2
Установите длительность положительного импульса τи = 0.1T («Длительность» = 10 %) и измерьте F = 1/T, τи , q = T/ τи , Umax и U= . Результаты измерений занесите в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Параметры |
Установленные |
Измеренные |
|
меандр |
импульс |
||
T, мс |
– |
|
|
F, кГц |
|
|
|
Umax, B |
|
|
|
τи, мс |
– |
|
|
q |
– |
|
|
U=, B |
– |
|
|
В) Последовательность треугольных импульсов. Не изменяя частоты и размаха сигнала, переведите генератор XFG1 в режим треугольного сигнала («Длительность» = 50 %), а затем в режим нисходящей («Длительность» = 10 %) и восходящей («Длительность» = 90 %) пилы. Полученные импульсы зарисуйте с учетом временных соотношений.
3. Установите и измерьте параметры сигнала с амплитудной модуляцией (АМ-сигнала).
А) Уберите провод от схемы к генератору XFG1 и подключите к генератору «Gen_AM-V1» (V1). Установите несущую частоту (f0), частоту модуляции (F), амплитуду АМ-колебания (Um) и коэффициент модуляции (М) в соответствии с параметрами, заданными в рабочем файле.
Рис. 1.3
Зарисуйте полученный на осциллографе модулированный сигнал и определите все его параметры: несущую частоту (f0 = 1/T0), модулирующую частоту (F = 1/T), коэффициент модуляции M = ΔU/Um, где ΔU = (Umax – Umin)/2 – изменение амплитуды; Um = (Umax + Umin)/2 – средняя амплитуда АМ-колебания. Результаты занесите в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Параметры |
Установленные параметры |
Измеренные Gen_AM-V1 |
Измеренные Gen_AM-X1 |
f0, кГц |
|
|
|
T0, мкс |
– |
|
|
F, Гц |
|
|
|
TM, мкс |
– |
|
|
М |
|
|
|
Um, B |
|
|
|
ΔU, B |
– |
|
|
Umax, B |
– |
|
|
Б) Повторите измерения, заменив генератор V1 на X1, и результаты занесите в табл. 1.3. Несущую частоту f0 [кГц], частоту модуляции F [Гц] и коэффициент модуляции М (в десятичных долях единицы), измеренные и рассчитанные для генератора X1, введите в рабочий файл вашей программы. При измерениях и расчетах будьте внимательны. Помните, что суммарная ошибка во всех трех измерениях должна быть 12 % («Удовлетворительно»). При вводе числа следите, чтобы перед разделителем и после разделителя были обязательно цифры. Закончив измерения, не забудьте пригласить преподавателя.