|
Следующая версия
|
Предыдущая версия
|
lab5:эксперимент53 [2019/04/14 05:33]
root_s создано |
lab5:эксперимент53 [2025/07/01 11:59] (текущий)
|
| Прежде чем начинать измерения, прочитайте все пункты задания до конца и лишь после этого приступайте к выполнению работы. | Прежде чем начинать измерения, прочитайте все пункты задания до конца и лишь после этого приступайте к выполнению работы. |
| |
| 1. Включение установки «Пояс Роговского», предварительная настройка приборов. | ==== 1. Включение установки Пояс Роговского, предварительная настройка приборов. ==== |
| |
| Включить генератор SFG-2110. Выбрать форму выходного сигнала. Для этого нажать кнопку «wave». На индикаторной панели будет высвечиваться форма сигнала: синус, меандр и треугольник. Выбрать меандр. Ручку амплитуды выходного сигнала AMPL установить на максимум. | В работе используется следующее оборудование: |
| | * генератор сигналов, |
| | * осциллограф двухлучевой. |
| | |
| | На осциллографе рекомендуется использовать режим усреднения входного сигнала с числом 4 (или 8). Для этого необходимо на осциллографе [[tex:4116|АКИП-4116/1]] нажать кнопку "сбор инф", в блоке меню в группе "Режим" выбрать "Усредн" кнопкой F2, затем кнопками F3 и F4 выбрать число усреднения 4 или 8. |
| | |
| | Генератор [[tex:ADG-1005|Актаком ADG-1005]] необходимо настроить на формирование прямоугольного сигнала. Для этого необходимо нажать кнопку "Shift" и затем "Square". Частоту сигнала можно оставить по умолчанию 1 кГц, а амплитуду установить 15...20 В, нажав кнопку "Ampl" и выставив значение вращающейся ручкой настройки. Вернуться в режим регулировки частоты можно нажав кнопку "Freq". |
| | |
| | |
| | /* |
| | Включить генератор [[tex:sfg-2110|SFG-2110]]. Выбрать форму выходного сигнала. Для этого нажать кнопку «wave». На индикаторной панели будет высвечиваться форма сигнала: синус, меандр и треугольник. Выбрать меандр. Ручку амплитуды выходного сигнала AMPL установить на максимум. |
| |
| Установить частоту выходного сигнала генератора. Набрать требуемое значение частоты (например 10). Выбрать значение единицы измерения (например kHz). | Установить частоту выходного сигнала генератора. Набрать требуемое значение частоты (например 10). Выбрать значение единицы измерения (например kHz). |
| Выход генератора соединить с проводником, проходящим по оси пояса Роговского, в конце которого установлена нагрузка 50 Ом. С выхода этого проводника подать сигнал на первый канал осциллографа. На второй канал подать сигнал с выхода первого пояса. | Выход генератора соединить с проводником, проходящим по оси пояса Роговского, в конце которого установлена нагрузка 50 Ом. С выхода этого проводника подать сигнал на первый канал осциллографа. На второй канал подать сигнал с выхода первого пояса. |
| |
| Включить осциллограф Tektronix TDS1012. Когда дисплей выйдет на рабочий режим, нажать кнопку AUTO SET. На дисплее появятся сигналы, поданные на вход 1 и 2. В нижней части есть индикация чувствительности вертикальной и горизонтальной разверток каналов. Для ознакомления с широкими возможностями цифрового осциллографа следует обратиться к его описанию. | Включить осциллограф [[tex:tds2024|Tektronix TDS1012]]. Когда дисплей выйдет на рабочий режим, нажать кнопку AUTO SET. На дисплее появятся сигналы, поданные на вход 1 и 2. В нижней части есть индикация чувствительности вертикальной и горизонтальной разверток каналов. Для ознакомления с широкими возможностями цифрового осциллографа следует обратиться к его описанию. |
| |
| Установить скважность выходного сигнала с генератора в режиме меандра. Нажать SHIFT и «7». Затем набрать число «20». Оно высветится на дисплее. Нажать кнопку Hz/\%. Изменение скважности сигнала будет видно на осциллографе. При такой скважности рекомендуется выполнять работу. | Установить скважность выходного сигнала с генератора в режиме меандра. Нажать SHIFT и «7». Затем набрать число «20». Оно высветится на дисплее. Нажать кнопку Hz/%. Изменение скважности сигнала будет видно на осциллографе. При такой скважности рекомендуется выполнять работу. |
| |
| Выполнить задания 2 --- 4. Чтобы быстрее начать выполнять задания, можно рекомендовать для наблюдения свободных колебаний первого пояса установить частоту повторения импульсов на генераторе 10 кГц, в режиме интегрирования тока на собственной индуктивности $-$ 1 МГц, интегрирования тока на внешней емкости $-$ 200 кГц. После выполнения пунктов 2$-$4 с первым поясом, подобрать частоту генератора для второго пояса самостоятельно. | Выполнить задания 2 --- 4. Чтобы быстрее начать выполнять задания, можно рекомендовать для наблюдения свободных колебаний первого пояса установить частоту повторения импульсов на генераторе 10 кГц, в режиме интегрирования тока на собственной индуктивности $-$ 1 МГц, интегрирования тока на внешней емкости $-$ 200 кГц. После выполнения пунктов 2$-$4 с первым поясом, подобрать частоту генератора для второго пояса самостоятельно. |
| | */ |
| 2. Определение собственных параметров пояса: емкости, индуктивности и активного сопротивления. | ==== 2. Определение собственных параметров пояса: емкости, индуктивности и активного сопротивления. ==== |
| |
| При подаче по центральному проводнику прямоугольного импульса тока с достаточно короткими фронтами после каждого из фронтов в поясе возникают свободные затухающие колебания с собственной частотой (см. например, Ч.I рис 20) | При подаче по центральному проводнику прямоугольного импульса тока с достаточно короткими фронтами после каждого из фронтов в поясе возникают свободные затухающие колебания с собственной частотой (см. например, Ч.I рис 20) |
| $$ | $$ |
| L_{0} =\frac{1}{4\pi ^{2} f_{0}^{2} C_{0} } . | f_{0} =\frac{1}{\sqrt{2\pi L_{0} C_0} } . |
| $$ | $$ |
| |
| \end{equation} | \end{equation} |
| |
| По форме огибающей затухающих колебаний оценивается собственная постоянная затухания пояса $\tau =2L r^{-1}$ (см. работу 5.2 и разд. 4.1) и сопротивление $r$. | По форме огибающей затухающих колебаний оценивается собственная постоянная затухания пояса $\tau =\frac{2L}r$ (см. работу 5.2 и разд. 4.1) и сопротивление $r$. |
| |
| Для нахождения собственных параметров пояса подключаем выход пояса через измерительный коаксиальный кабель к осциллографу. При таком подключении нагрузкой пояса является емкость кабеля и входная емкость осциллографа. Удельная емкость кабеля равна 100 пФ/м, входная емкость осциллографа Tektronix TDS1012 -- 20 пФ. Наблюдайте свободные затухающие колебания без и с дополнительно подключенными известными емкостями. Анализируя осциллограммы, определите собственные индуктивность, емкость, активное сопротивление и частоту для каждого пояса. Сравните полученное значение индуктивности с расчетной по формуле | Для нахождения собственных параметров пояса подключаем выход пояса через измерительный коаксиальный кабель к осциллографу. При таком подключении нагрузкой пояса является емкость кабеля и входная емкость осциллографа. Удельная емкость кабеля равна 100 пФ/м, входная емкость осциллографа /* Tektronix TDS1012 */ --- 20 пФ. Наблюдайте свободные затухающие колебания без и с дополнительно подключенными известными емкостями. Анализируя осциллограммы, определите собственные индуктивность, емкость, активное сопротивление и частоту для каждого пояса. Сравните полученное значение индуктивности с расчетной по формуле |
| $$ | $$ |
| L=\frac{\mu _{0} \mu }{2\pi } N^{2} b\ln \left(\frac{R+a}{a} \right), | L=\frac{\mu _{0} \mu }{2\pi } N^{2} b\ln \left(\frac{R+a}{a} \right), |
| а активное сопротивление $-$ с измеренным при помощью цифрового тестера. | а активное сопротивление $-$ с измеренным при помощью цифрового тестера. |
| |
| 3. Режим интегрирования тока на собственной индуктивности. | ==== 3. Режим интегрирования тока на собственной индуктивности. ==== |
| |
| \noindent В качестве нагрузки пояса подключите активное сопротивление (рис. 2). ). С помощью уравнения 9 оцените рабочий диапазон длительности импульсов тока, для которого пояс будет правильно работать в этом режиме. Меняя длительность импульса тока и величину сопротивления, рассмотрите получаемые осциллограммы. Объясните наблюдаемые картины, учитывая, что на нагрузочном сопротивлении возникает напряжение, обусловленное импульсом тока $I_{1} \left(t\right)$ и собственными колебаниями пояса. Качественно зарисуйте в рабочей тетради осциллограммы при минимальном, среднем и максимальном значении нагрузочного сопротивлении и различных длительностях импульса. Подберите параметры, при которых форма импульса передается наилучшим образом для поясов 1 и 2. Осциллограмму зарисуйте в тетрадь. Для такого импульса измерьте коэффициент передачи по току и сравните с расчетной величиной | В качестве нагрузки пояса подключите активное сопротивление (рис. 2). С помощью уравнения 9 оцените рабочий диапазон длительности импульсов тока, для которого пояс будет правильно работать в этом режиме. Меняя длительность импульса тока и величину сопротивления, рассмотрите получаемые осциллограммы. Объясните наблюдаемые картины, учитывая, что на нагрузочном сопротивлении возникает напряжение, обусловленное импульсом тока $I_{1} \left(t\right)$ и собственными колебаниями пояса. Качественно зарисуйте в рабочей тетради осциллограммы при минимальном, среднем и максимальном значении нагрузочного сопротивлении и различных длительностях импульса. Подберите параметры, при которых форма импульса передается наилучшим образом для поясов 1 и 2. Осциллограмму зарисуйте в тетрадь. Для такого импульса измерьте коэффициент передачи по току и сравните с расчетной величиной |
| $$ | $$ |
| I_2 (t)=\frac{I_1(t)}{N}, \ \ \ \mbox{ при } \tau _{н} \ll \tau =\frac{L}{R_{н} +r}. | I_2 (t)=\frac{I_1(t)}{N}, \ \ \ \mbox{ при } \tau _{н} \ll \tau =\frac{L}{R_{н} +r}. |
| |
| |
| 4. Режим интегрирования тока на внешней емкости. | ==== 4. Режим интегрирования тока на внешней емкости. ==== |
| |
| Используйте в качестве нагрузки пояса интегрирующую цепочку (рис. 3). С помощью уравнения | Используйте в качестве нагрузки пояса интегрирующую цепочку (рис. 3). С помощью уравнения |
| оцените рабочий диапазон длительности импульсов тока, для которого пояс будет правильно работать в этом режиме. Подберите параметры цепочки и длительность импульса, при которых форма импульса передается наилучшим образом для пояса 1. Зарисуйте в рабочей тетради осциллограммы и запишите параметры интегрирующей цепочки. Для таких импульсов сравните величину наблюдаемого сигнала с расчетной в соответствии с формулой | оцените рабочий диапазон длительности импульсов тока, для которого пояс будет правильно работать в этом режиме. Подберите параметры цепочки и длительность импульса, при которых форма импульса передается наилучшим образом для пояса 1. Зарисуйте в рабочей тетради осциллограммы и запишите параметры интегрирующей цепочки. Для таких импульсов сравните величину наблюдаемого сигнала с расчетной в соответствии с формулой |
| \begin{equation} | \begin{equation} |
| I_{1} \left(t\right)=-\frac{\left(R_{н} +r\right)C}{M} U_{C} \left(t\right)=-\frac{\left(R_{н} +r\right)C}{M} N\cdot U_{C} \left(t\right). | I_{1} \left(t\right)=-\frac{\left(R_{н} +r\right)C}{M} U_{C} \left(t\right)=-\frac{\left(R_{н} +r\right)C}{L} N\cdot U_{C} \left(t\right). |
| \end{equation} | \end{equation} |
| | |
| | Назад к [[:lab5:теория_53|краткой теории]] или далее к [[:lab5:контрольные_вопросы53|контрольным вопросам]] |