37711

ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА НЕЛІНІЙНИХ СПОТВОРЕНЬ

Лабораторная работа

Физика

МЕТА РОБОТИ вивчити методи вимірювання коефіцієнта нелінійних спотворень; набуття навичок роботи з сучасним вимірювачем нелінійних спотворень. Причиною виникнення нелінійних спотворень у радіоелектронних колах є нелінійність вольтамперних характеристик діодів транзисторів мікросхем ламп а також нелінійні залежності в магнітних або п'єзоелектричних елементах. Прилади для вимірювання коефіцієнта гармонік називають вимірниками нелінійних спотворень.

Украинкский

2013-09-25

74.5 KB

20 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА НЕЛІНІЙНИХ СПОТВОРЕНЬ

1. МЕТА РОБОТИ

  •  вивчити методи вимірювання коефіцієнта нелінійних спотворень;
  •  набуття навичок роботи з сучасним вимірювачем нелінійних спотворень.

2. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Нелінійність системи з постійними параметрами виявляється в тому, що на її виході виникають спектральні складові нових частот, яких немає в спектрі вхідного коливання. Спотворення такого роду називаються нелінійними. При зміні амплітуди вхідного коливання і постійній його формі форма вихідного коливання змінюється.

Причиною виникнення нелінійних спотворень у радіоелектронних колах є нелінійність вольтамперних характеристик діодів, транзисторів, мікросхем, ламп, а також нелінійні залежності в магнітних або п'єзоелектричних елементах.

Нелінійні спотвореня періодичних сигналів, близьких до синусоїдальних, характеризуються коефіцієнтом гармонік

                                                                                                        (3.1)

де U1, U2, ..., Un — амплітудні значення основної і вищої гармонік сигналу. Прилади для вимірювання коефіцієнта гармонік  називають вимірниками нелінійних спотворень.

Найбільш поширений метод вимірювання заснований на придушення основної частоти.

Метод пригнічення основної частоти. Метод полягає у вимірюванні відношення средньоквадратичного значення напруги вищих гармонік досліджуваного сигналу до повного средньоквадратичного значення вимірюваного сигналу. Позначимо це відношення як

                                                                                                            (3.2)

Порівнявши вирази (3.1)  і (3.2) для К'г і Kг, записуємо:

                                                                                                               (3.3)

При малих значеннях коефіцієнта гармонік (Kг<10%) коефіцієнти Кг і К'г мало відрізняються (менше, ніж на 1%).

Вимірювачі нелінійних спотворень вимірюють безпосередньо коефіцієнт К'г. Якщо К'г<10%, то приймають Кг=К'г, якщо ж Кг10%,  Кг коригують за рівнянням (3.3).

Звичайно вимірювачи нелінійних спотворень загального застосування працюють у діапазоні від десятка герц до одиниць мегагерц. Структурна схема аналогового вимірювача нелінійних спотворень показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1

Досліджуваний сигнал надходить на вхідний пристрій, що містить розділювальний конденсатор, щоб розв'язати подальші кола від постійної складової сигналу, і аттенюатор для зміни рівня вхідного сигналу.

Пристрій автоматичного регулювання підсилення (АРП) призначений для підсилення і підтримки постійного рівня сигналу на виході за умови зміни вхідної напруги. На режекторний підсилювач, що складається з підсилювача і режекторного фільтра, надходить постійна за рівнем досить точно відома досліджувана напруга. Призначення режекторного фільтра полягає в тому, щоб придушити в досліджуваному сигналі першу гармоніку і залишити без зміни інші гармонійні складові.

Після режекторного фільтра досліджуваний сигнал без першої гармоніки подається на вольтметр средньоквадратичного значення напруги. Вольтметр складається з широкополосних підсилювачів, перетворювача, який забезпечує перетворення перемінної напруги на постійну, пропорційну средньоквадратичному значенню змінної напруги, і магнітоелектричного вимірювального приладу. Як перетворювач може бути використаний, наприклад, термоелектричний перетворювач.

3. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

3.1. Ознайомитись з технічними описами та інструкціями з експлуатації вимірювача нелінійних спотворень (ВНС), осцилографа.

3.2. Зібрати схему дослідження нелінійних спотворень, які вносить довільний чотириполюсник, для чого подати напругу на вхід чотириполюсника від генератора сигналів,  вбудованого у ВНС; вихід чотириполюсника з’єднати з входом ВНС і осцилографом.

3.3. Збільшуючи рівень сигналу генератора, контролювати  наростання напруги на виході чотириполюсника; визначити вхідну напругу, за якої виникають нелінійні спотворення.

3.4. Виміряти значення коефіцієнта гармонік (kг) на виході чотириполюсника у діапазоні низьких, середніх, та високих частот. Результати вимірювань занести до табл. 3.1.

Табл. 3.1

f, Гц

Uвх, В

Uвих, В

kг, %

kнс, %

Δkг Σ, %

3.5. Замалювати осцилограми напруги на виході чотириполюсника: повного неспотвореного; з видимими нелінійними спотвореннями; без основної гармоніки.

4. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ЕКСПЕРИМЕНТУ

4.1. За даними вимірювань розрахувати значення коефіцієнта нелінійних  спотворень                                          

kнс = kг /

Результати розрахунків внести до табл. 3.1. Встановити, за яких нелінійних спотвореннях сигналу kнс   kг .

4.2. Розрахувати межі допустимих значень абсолютної похибки ВНС у робочих умовах.

ΔkгΣ = (/ Δkг доп / + / Δkrt /),

де Δkг доп, % - межі допустимих значень абсолютної основної похибки ВНС при вимірюванні коефіцієнта гармонік;

Δkrt, % - межі допустимих значень абсолютної додаткової похибки  ВНС при вимірюванні коефіцієнта гармонік, яка викликана зміною температури t оточуючого середовища:

Δkrt = ( Δkг доп/ 2) (t - tну/10),

t - поточне значення температури, tну = (205) С.

Результати розрахунків занести до табл. 3.1

5. ЗМІСТ ЗВІТУ

  •  назва і мета роботи;
  •  перелік вимірювальних приладів,  які використовуються, і їхні основні метрологічні характеристики;
  •  таблиця результатів експерименту і обробки даних (табл. 3.1);
  •  осцилограми напруги за п.3.5;
  •  висновки по роботі.

6. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

6.1. Пояснити принцип вимірювання коефіцієнта гармонік методом придушення основної гармоніки.

Нелінійні спотворення виникають в ел. колах з нелінійними елементами. Форма синусоїдальної напруги поданої на вхід спотворюється, форма вихідної напруги відрізняється від синусоїдальної.

Ступінь нелінійних спотворень характеризується коефіцієнтом гармонік :      (відношення середньоквадратичного значення суми всіх вищих гармонік, окрім першої, до середньоквадратичного значення першої гармоніки)

Через важкість визначення гармонік за допомогою спектрального аналізатора використовують принцип придушення основної гармоніки :

, при невеликих спотвореннях коефіцієнти відрізняються менш ніж на 1%.

6.2. Чому при значних нелінійних спотвореннях сигналу значення коефіцієнта гармонік, виміряне ВНС, відрізняється від значення коефіцієнта нелінійних спотворень?

Дивись формулу вище…

6.3. Як досягають придушення першої гармоніки у ВНС?

Задопомогою блоку фільтрів (ЦВП) або за допомогою перемикача калібровка/вимірювання у аналогових пристроях.

6.4. Який вимірювальний перетворювач застосовані у вольтметрі ВНС?

Призначення режекторного фільтра полягає в тому, щоб придушити в досліджуваному сигналі першу гармоніку і залишити без зміни інші гармонійні складові.

6.5. Поясніть принципи побудови вольтметра  / вимірювача коефіцієнта гармонік у ВНС.

Див. стр.2

6.6. Які значення напруги (пікове (амплітудне), середньоквадратичне, середнє, середньовипрямлене) вимірює вольтметр ВНС?

Постійну напругу, пропорційну средньоквадратичному значенню змінної напруги .

PAGE  5

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

Пристрій АРП

~

~

~

Пристрій автоматичної підстройки фільтра

Кг

Пристрій вхідний

~


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65893. Классификация недвижимости по функциональному признаку 62.5 KB
  Эти объекты недвижимости называют еще и недвижимостью по природе. Искусственные объекты постройки: а жилая недвижимость малоэтажный дом до трех этажей многоэтажный дом от 4 до 9 этажей дом повышенной этажности от 10 до 20 этажей высотный дом свыше 20 этажей.
65894. ЛИТУРГИЧЕСКИЕ ЖАНРЫ В ПОЭЗИИ СЕРЕБРЯНОГО ВЕКА 52.5 KB
  Серебряный век понятие многомерное. Оно включает в себя важнейшие категории и признаки периода конца ХIX начала ХХ века. Философско-эстетический Ренесанс синтез искусств религиозное творчество усиленный психологизм все эти понятия включены в контекст Серебряного века.
65895. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОБЩЕСТВЕННОСТИ И СИСТЕМЫ ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ: ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ 68.5 KB
  Сотрудничество системы исполнения наказаний и общественности восходит своими корнями к началу XIX века когда в 1810 году по инициативе Вальтера Венинга и Джона Венинга членов Лондонского тюремного общества приехавших в Россию и министра духовных дел...
65896. УБИЙСТВО В ЦЕЛЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ПОТЕРПЕВШЕГО 46 KB
  Необходимость его включения была вызвана теми качественными изменениями в медицине которые произошли в ней за последние 40 лет а именно расширением возможностей успешного осуществления пересадки ряда жизненно важных органов и тканей человеческого организма сердце почки печень...
65897. К ВОПРОСУ О РАЗРАБОТКЕ ОСНОВ КРИМИНАЛИСТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕСТУПЛЕНИЙ, НАРУШАЮЩИХ ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ ПРАВА ГРАЖДАН 46 KB
  В части 3 статьи 3 Конституции РФ говорится что высшим непосредственным выражением власти народа являются референдум и свободные выборы. Причем дело не в том что в ходе предвыборных кампаний и самих выборов уголовный закон не нарушается дело в другом: в высоком уровне...
65898. КРИМИНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАСИЛИЯ 60 KB
  Веками юристы психологи социологи пытаются понять осмыслить и осознать тайну человеческого насилия которое по праву может быть причислено к извечным спутникам человеческого рода. Агрессия это скорее нанесение физического или любого другого страдания с целью подчинения или доминирования...
65899. ИМУЩЕСТВЕННОЕ ПРАВО КАК ОБЪЕКТ ГРАЖДАНСКОГО ОБОРОТА 71 KB
  Имущественные права упоминаются и в ряде других статей общей и особенной частей ГК РФ например в ст. Одной из первых проблем можно назвать проблему юридической природы или сущности имущественного права. Что касается доктрины то думается можно обратиться к теории права...