Экспериментальные задания
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.
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 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 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».
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) f0=1√2πL0C0.
Подключив дополнительную емкость C1 известной величины параллельно выходу пояса и определив новую частоту f1, можно найти емкость C0 , используя соотношение f20f21=C0+C1C0.
Собственная индуктивность находится из L0=14π2f20C0.
По форме огибающей затухающих колебаний оценивается собственная постоянная затухания пояса τ=2Lr (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 — 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=μ0μ2πN2bln(R+aa), а активное сопротивление − с измеренным при помощью цифрового тестера.
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 I1(t) 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 I2(t)=I1(t)N, при τн≪τ=LRн+r.
4. Режим интегрирования тока на внешней емкости.
Используйте в качестве нагрузки пояса интегрирующую цепочку (рис. 3). С помощью уравнения LRн+r≪τн≪(Rн+r)Cн. 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 I1(t)=−(Rн+r)CMUC(t)=−(Rн+r)CLN⋅UC(t).
Назад к краткой теории или далее к контрольным вопросам