876
Свободные и вынужденные колебания в контуре
Лабораторная работа
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Ознакомление с приборами и лабораторным стендом. Свободные колебания в одиночном контуре. Вынужденные колебания в последовательном контуре. Получение синусоидальных колебаний звуковых и ультразвуковых частот в диапазоне 20 Гц - 200 кГц с напряжением от долей вольта до 30 вольт.
Русский
2013-01-06
182.5 KB
18 чел.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО БРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ГОУВПО «ВГТУ»)
Радиотехнический факультет
Кафедра радиотехники
Лабораторные работы № 1-3
по дисциплине: Электротехника и электроника
1) «Ознакомление с приборами и лабораторным стендом»
2) «Свободные колебания в одиночном контуре»
3) «Вынужденные колебания в последовательном контуре»
Выполнил студент гр. РК-112 Бакланов А.И.
Руководитель Бадаев А.С.
Защищены Оценка
Воронеж 2012
Лабораторная работа № 1
Цель работы: ознакомиться с рабочим местом и получить навыки работы с приборами Г3-33, В7-26, C1-77, B7-I6A и лабораторным стендом.
1.ГЕНЕРАТОР Г3-33
Генератор Г3-33 предназначен для получения синусоидальных колебаний звуковых и ультразвуковых частот в диапазоне 20 Гц - 200 кГц с напряжением от долей вольта до 30 вольт.
Выполнение задания
Включили прибор тумблером "Сеть". Прогрели прибор в течение нескольких минут. Установили на выходе генератора Г3-33 напряжение 0,5 В с частотой 10 кГц при положении выключателя внутренней нагрузки "Вкл". Частоту установили при помощи ручек «Установка частоты» и «Множитель частоты». Определение частоты производили перемножением отсчёта по лимбу «Частота, Гц» на показания переключателя «Множитель».
Это напряжение будет использоваться в дальнейшем для измерений приборами В7-26, B7-I6A и осциллографом.
2.ВОЛЬТМЕТР В7-26
Вольтметр универсальный В7-26 предназначен для измерения постоянного, переменного гармонического напряжений и сопротивления постоянному току в лабораторных условиях.
Выполнение задания
Включили прибор тумблером "Сеть". После прогрева в течение нескольких минут начали производить измерения.
1) Измерение напряжения, установленного в генераторе при выполнении задания по изучению прибора Г3-33.
Предварительно необходимо установить стрелку прибора на нуль. Для этого прежде всего требуется установить переключатель рода работ в положение +U или -U, а переключатель пределов измерения в положение 0,3 V и ручкой ►0◄U Ω установить стрелку на нуль при замкнутых проводником клеммах U и *.
Для измерения гармонического напряжения 0,5В установили переключатель пределов вольтметра в положение I V. Переключатель рода работ установили в положение V. Закоротили проводником клеммы V и * и установили стрелку прибора на нуль шкалы ~ 1V ручкой 0 U , Соединили клеммы вольтметра U и * с соответствующими гнездами генератора ГЗ-33. Провели отсчет значения напряжения по шкале ~ 1 V.
2) Измерение сопротивления резистора постоянному току.
Установили переключатель рода работ прибора В7-26 в положение rх. Перед измерением необходимо откалибровать прибор. Для этого закоротили проводником клеммы rх и *. Переключатель пределом измерении установили в положение 102 Ω, Ручкой0UΩ установили стрелку прибора на нуль. Раскоротили клеммы rx и *, отсоединив от них проводник. Ручкой Ω установили стрелку прибора на отметку шкалы Ω . Прибор готов к измерениям. Подсоединили проводниками резистор к клеммам rx и * . Переключателем пределов измерений установили удобное для отсчета положение стрелки. Провели отсчет по шкале Ω. Результат получается как произведение отсчета деления шкалы на значение переключателя пределов измерения Ω: 1) 244 Ом; 2) 120 кОм.
ВОЛЬТМЕТР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ B7-I6A
Вольтметр универсальный B7-I6A предназначен для измерения напряжений постоянного и переменного токов и активного сопротивления.
Выполнение задания
Подготовили вольтметр к работе: установили тумблер "СЕТЬ" в верхнее положение и прогрели прибор в течение 5 минут.
1)Измерение напряжение, установленного в генераторе при выполнении задания по изучению прибора Г3-33
Калибровка прибора:
1. Установили переключатель 'ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ" - в положение «100».
2. Установили переключатель "РОД РАБОТЫ" в положение «R»
3. Замкнули проводником клеммы “100VR” и “O”. Ручкой установки нуля установили нулевое показание вольтметра.
4. Соединили между собой гнёзда “100VR” и “89,9 КW”. Ручкой калибровки “▼ [▲ ]” установили показание величины сопротивления на индикаторном табло, равное 89,80 кОм.
5. Прибор готов к выполнению измерений
Подали измеряемое напряжение 0,5 В на гнездо “100VR” и произвели отсчёт показаний, имея ввиду при сравнении, что цифровой вольтметр имеет более высокую точность, чем стрелочный прибор генератора ГЗ-33.
2) Измерение активного сопротивления величиной до 1000 кОм
Подсоединили два проводника к гнездам "I00VR "0", а два других конца подсоединили к резистору. Провели измерение сопротивления: 1) 244 Ом;
2) 46,6 кОм.
4.УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ОСЦИЛОГРАФ CI-77
Универсальный осциллограф CI-77 предназначен для исследований формы электрических сигналов путем визуального наблюдения в диапазоне частот от 0 до 10 МГц, измерения размахов в диапазоне от 0,01 до 200 В и временных интервалов от 0,08-10-6 до 0,4 с. Наличие двух каналов вертикального отклонения обеспечивает одновременное исследование двух сигналов на одной развертке.
Выполнение задания
Включили тумблер «СЕТЬ». При этом должна загореться сигнальная лампочка. Прогрели осциллограф в течение 2-3 мин и приступили к проверке его работоспособности. Ручкой «» установили яркость изображения, удобную
для наблюдения, а ручкой «» одинаковую четкость изображений на всей линии развертки.
1) Для измерения напряжения выполните следующие операции:
а) Подали кабелем сигнал с генератора ГЗ-3З 0,5 В с частотой 10 кГц на гнездо “() 1m30pF” одного из каналов;
б) установили переключателем режима работы усилителя требуемый канал;
в) установили переключатель "'V/ДЕЛ" в такое положение, чтобы амплитуда изображения составила около пяти делений, а ручку "" установили в крайнее правое положение;
г) поставили тумблер " ~ " в положение "~";
д) ручкой "УРОВЕНЬ" установили устойчивое изображение.
Поставили переключатель "ВРЕМЯ/ДЕЛ" в положение, при котором наблюдаются несколько периодов исследуемого сигнала;
е) установили ручку " ↕ " вертикального перемещения так,
чтобы минимальный уровень сигнала совпадал с одной из нижних линий, а максимальный - находился в пределах экрана. Ручкой “” горизонтального перемещения совместите изображение таким образом, чтобы один из верхних пиков находился на вертикальной средней линии шкалы;
ж) измерили количество больших делений шкалы, включая и доли (если они есть) между крайними точками размаха амплитуды вертикального отклонения и умножили на коэффициент отклонения переключателя "V/ДЕЛ". Получили 1 В.
2) Измерение длительности сигнала
Для измерения длительности сигнала между двумя его точками проведите следующие операции:
а) подали исследуемый сигнал на гнездо “() 1m30pF”
б) установили переключатель "V/ДЕЛ" в такое положение,
чтобы изображение на экране составляло около 5 больших делений:
в) установили переключатель "Время/ДЕЛ" в такое положение, в котором расстояние между измеряемыми точками будет меньше 8 больших делений, а ручку в центре переключателя "Время/ДЕЛ" ∆ установили в крайнее правое положение;
г) установили ручкой "УРОВЕНЬ" устойчивое изображение на экране ЭЛТ;
д) переместили ручкой "↕" изображение, чтобы точки между которыми измеряется вpeмя, находились на горизонтальной центральной линии;
е) установили ручкой " " изображение так, чтобы точки,
между которыми измеряется время, находились в пределах восьми центральных больших делений сетки;
ж) измерили горизонтальное расстояние между измеренными точками и умножили его на значение коэффициента развертки. Получили 10 кГц.
Время Т = 2 * 50 * 10-6 = 10-4с
F = 1/T = 10 кГц.
Лабораторная работа № 2
Цель работы: изучить процессы в одиночном колебательном контуре при различных значениях его параметров.
1.Схема установки представлена на рисунке 10
Рисунок 10 Схема установки
Собрали схему, приведенную на рис. 10. Подключили к гнездам платы "1-2" дополнительный конденсатор С*. Конденсатор C1 установить в положение, соответствующее максимальному значению емкости (крайнее правое положение ручки C1). После проверки схемы преподавателем включили тумблер питания стенда. Установили переключатель рода работ на осциллографе в положение 1 и подготовить его к измерениям свободных колебаний в контуре. Включили осциллограф.
2. Экспериментальные и расчётные данные
1. Ручкой "УРОВЕНЬ" установили на экране осциллографа неподвижное изображение затухающих колебаний. Перевели резистор R1 в крайнее левое положение и зарисовали осциллограмму, соответствующую колебательному процессу. Осциллограмма представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 осциллограмма, соответствующая колебательному процессу.
Перевели резистор R1 в крайнее правое положение и зарисовали осциллограмму, соответствующую апериодическому процессу. Рисунок 3
Рисунок 3 осциллограмма апериодического процесса.
2. Установили резистор R1 в крайнее левое положение. По
осциллограмме затухающих колебаний измерили логарифмический декремент затухания.
;
= 1/0,8 = 0,2234
3. Используя формулу Q=/, вычислим добротность контура:
Q=/ = 3,14 / 0.223 = 14,089
4. По осциллограмме затухающих колебаний измерили период собственных колебаний То = 0,6*50*10-6= 30*10-6с.
5. По формуле R= 2L*/То определили сопротивление потерь контура.
R = 74,3 Ом
6. По заданным величинам С* и L*, используя формулу =(L/С)1/2, определили волновое сопротивление контура.
=31622,78
7. Используя цифровой вольтметр B7I6A, установили резистор R1 в положение, соответствующее величине R1=2-R, предварительно отключив oт него проводники.
R1=63171,25 Ом
8. Восстановили схему измерений. Зарисовали осциллограмму, получающуюся при величине резистора R1 , установленной в пункте 7, которая соответствует критическому режиму колебания. Рисунок 4
Рисунок 4 Критический режим колебания.
Лабораторная работа № 3
Цель работы: изучить вынужденные колебания в последовательном контуре.
Рисунок 5 схема эксперимента
Собрали схему для исследования вынужденных колебания в последовательном контуре с использованием в качестве источника колебаний генератора ГЗ-33. Рисунок 5
1.Установили тумблер на блоке № 1 лабораторного стенда в положение "ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ". Перевести выключатель внутренней нагрузки генератора Г3- 33 в положение "ВКЛ", а переключатель шкал - в положение 1В.
2. Включили тумблеры на блоке питания лабораторного стенда, генератора ГЗ-33 и вольтметра В7-26 Прогрели приборы в течение нескольких минут.
3.Установили на выходе генератора ГЗ-33 напряжение 0,5 В.
4. Подготовили вольтметр В7-26 к измерению переменного напряжения.
5. Измерили напряжение на выходе блока № 1, вводимое в последовательный контур, вольтметром В7-26 на пределе 1 В. После проведения измерений восстановить схему по пункту 1.
6. Установили величину емкости C1 на лабораторной плате в
соответствии с величиной С*
f*120 кГц R*=30 Ом L*=6мГн; L=1/ C*
C* =300 пФ
Ручку резистора R1 вывели в крайнее левое положение. Изменяя частоту генератор в диапазоне 100-140 кГц добились резонанса в контуре, регистрируя его по максимальному показанию вольтметра, выбрав при этом соответствующее положение переключателя пределов измерении U В7-26.
7. Не меняя положение ручки конденсатора С1, снять зависимость напряжения на емкости последовательного контура от частоты подводимых колебания (резонансную кривую). Частоту генератора ГЗ-33 изменили "ВНИЗ" и "ВВЕРХ" от резонансной частоты через 1 кГц. Провели 11 измерений. Результаты занести в табл.1.
Таблица 1
f,кГц |
110 |
112 |
114 |
116 |
118 |
120 |
122 |
124 |
126 |
128 |
130 |
Uc,B |
10 |
10.5 |
11.5 |
16 |
25 |
47 |
28 |
16 |
13 |
10.5 |
10 |
8. Изменили величину сопротивления потерь контура и повторили измерения по пункту 6. Для этой цели выставили по показаниям В7-26 положение резонанса, соответствующее условиям пункта 7. Ввести дополнительные потери в контур, включив параллельно CI резистор нагрузки R* тумблером П1. Установить ручку резистора R* в среднее положение. Результаты измерений занести в табл. 2.
Таблица 2
f,кГц |
110 |
112 |
114 |
116 |
118 |
120 |
122 |
124 |
126 |
128 |
130 |
Uc,B |
5,5 |
6 |
8 |
10 |
15,5 |
23 |
19 |
12 |
8 |
7 |
6 |
9. По данным табл. 1 и 2 построить две резонансные кривые (рисунок 6). По резонансным кривым определить полосы пропускания и добротности.
Рисунок 6 Резонансные кривые построенные по экспериментальным данными
Полосой пропускания контура считается спектр волн, имеющий амплитуду равную 0,7 от максимальной амплитуды. Для первого контура полоса пропускания 113-126 кГц, для второго контура полоса пропускания 125-137 кГц.
Определяем добротность контуров по формуле, связывающей добротность, полосу пропускания и резонансную частоту.
Q1 = 120/2(126-113)=4.613
Q2 = 126/2(137-125) = 5.25
10.Определили добротность контура по отношению напряжения на выходе С при резонансе к величине напряжения на входе контура. Для этой цели воспользоваться результатами измерений по пунктам 6, 7, 8. Сравнили полученные величины с такими же значениями из пункта 9. Объяснить полученные результаты.
Q1 = 1,2/0.5 = 2.4
Q2 = 0.97/0.5 = 1.94
11.Принимая во внимание определение полосы пропускания контура по резонансной кривой осуществили ее вычисление по трем измерениям напряжения на выходе контура при соответствующем изменении частоты генератора. Сравнили полученные результаты с соответствующими значениями по пункту 10.
Вывод о проделанной работе.
В ходе выполнения лабораторных работ мы познакомились с основными измерительными приборами. Научились ими пользоваться. Получили основные сведения о колебательном контуре, научились вычислять его полосу пропускания и добротность.
Iom
i
I1m
I2m
t
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
19942. | Право на вознаграждение за создание и использование произведений | 18.79 KB | |
Тема: Право на вознаграждение за создание и использование произведений Вознаграждение выплачивается автору произведения как при его создании по договору заказа так и созданию произведения по трудовому договору. По договору заказа кроме вознаграждения за создани | |||
19943. | Произведения, созданные в связи с выполнением трудового договора. Возникновение авторских прав и их регистрация | 19.4 KB | |
Лекция №4 Тема: произведения созданные в связи с выполнением трудового договора. Возникновение авторских прав и их регистрация. Трудовой договор это соглашение между работником предприятием и работодателем в соответствии с которым работник обязуется выполнить ра | |||
19944. | Изобретательство и патентные работы | 19.6 KB | |
Лекция №5 Тема: изобретательство и патентные работы. Гражданский хозяйственный кодекс подзаконный акт МИН об утверждении правил составление подачи заявки на изобретение и заявки на полезные модели. Изобретение полезная модель это результат интеллектуальной де | |||
19945. | Охрана полезных моделей (ОПМ) | 22.96 KB | |
Лекция №6 Тема: охрана полезных моделей ОПМ. 1891 год первый закон об охране полезных моделей в Германии. В качестве полезной модели может быть зарегистрирована любая форма конфигурация или расположение элементов созданного объекта инструмента прибора которые п | |||
19946. | Комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления | 329.83 KB | |
Рассмотреть комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления, взаимосвязи его систем с облучательными устройствами и испытуемыми образцами. Обратить внимание на унификацию узлов установок, их объединение в облучательное устройство в зависимости от поставленных задач. Представить схему измерений комплекса и его элементы, параметры при испытании топливных композиций. Познакомить слушателей с газовым стендом, спектрометрическим комплексом и электроосадителем. | |||
19947. | Технология производства образцов диоксида урана двух партий | 141.84 KB | |
Изучались образцы диоксида урана двух технологий. Один тип образцов (тип с) по традиционной для реакторов ВВЭР технологии. Другой (тип f) изготовлен во Франции по технологии DCI и исследовался в соответствии с межгосударственной программой. Такие образцы, обладая повышенной пластичностью, предназначены для твэлов реакторов, способных работать в режимах покрытия пиковых нагрузок в электросетях. | |||
19948. | Качественные представления о двухстадийном диффузионном переносе ГПД. Обзор физических моделей и их сопоставление | 47.3 KB | |
Обосновать необходимость разработки двухстадийной диффузионной модели миграции ГПД для объяснения полученных экспериментальных результатов. Представить краткий обзор моделей двухстадийного переноса. Рассмотреть систему диффуравнений, условия однозначности и решение стационарной задачи. | |||
19949. | Частные случаи решения задачи и их сопоставление с экспериментальными результатами | 41.7 KB | |
Рассмотреть частные случаи решения задачи и сопоставить их с экспериментальными результатами. Обосновать дополнительные гипотезы о связях между параметрами переноса и необходимость их введения при решении задачи по восстановлению параметров по экспериментальным данным. Представить методику определения энергий активации и предэкпоненциальных членов коэффициентов диффузии. | |||