lab5:эксперимент53

Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия
Следующая версия 		Предыдущая версия
lab5:эксперимент53 [2019/08/13 11:16]
root_s 		lab5:эксперимент53 [2019/09/23 10:42] (текущий)
root_s [4. Режим интегрирования тока на внешней емкости.]
Строка 3: Строка 3:
 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. ====
  
 +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. 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.
  
Строка 16: Строка 26:
  
 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} } .  
 $$ $$
  
Строка 34: Строка 44:
 \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),
Строка 42: Строка 52:
 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. ====
  
 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 
Строка 52: Строка 62:
  
  
-== 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 
Строка 60: Строка 70:
 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]]