Лабораторная работа №1

“Изучение электроизмерительных

Приборов различных систем по принципу действия”

1 Цель работы

Цель данной работы заключается в ознакомлении с электроизмерительными приборами различных систем: магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, индукционной, электронной, их устройством и принципом действия.

2. Приборы и принадлежности

В данной работе используются различные приборы: амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры.

3. Ход работы

3.1. Ознакомились с измерительным прибором.

3.2. Определили тип (марку) прибора.

3.3. Определили предел измерения прибора.

3.4. Определили род тока (постоянный или переменный).

3.5. Определили систему прибора по принципу действия.

3.6. Определили класс точности.

3.7. Определили положение шкалы прибора.

3.8. Определили напряжение испытания изоляции.

3.9. Определили заводской номер прибора.

3.10. Определили цену деления прибора.

3.11. Все данные занесли в табл. №1.

Табл. №1

№П/П	Обозначение прибора на схеме	Тип, марка	Предел измерения	Род тока	Система	Класс точности	Положение шкалы	Напряжение испытания изоляции	Заводской номер	Цена деления
1

3.12. По проделанной работе сделать вывод.

4. Перечень контрольных вопросов:

1. На чем основан принцип действия приборов магнитоэлектрической системы?

2. На чем основан принцип действия приборов электромагнитной системы?

3. На чем основан принцип действия приборов электродинамической системы?

4. На чем основан принцип действия цифровых приборов?

Как делятся электроизмерительные приборы по роду измеряемой величины?

5. Как различают электроизмерительные приборы по роду тока?

Лабораторная работа № 2 «Исследование электронного осциллографа»

1. Цель работы: Исследование электронного осциллографа, ознакомление с принципом работы электронного осциллографа, получение навыков работы с осциллографом.

2. Приборы и принадлежности и их характеристики:

электронный осциллограф С1-112А (в амплитудном диапазоне от 5 мВ до 250 Мв.; во временном диапазоне от 0,12 мкс.до 0,5 с.; напряжение постоянного тока от 1 мВ до 1000 В; активные сопротивления от 1 Ом до 2,5 Ом).

генератор синусоидальных сигналов (диапазон частот задающий генератор 0,3 Гц – 1500 кГц., усилитель 0 – 20 кГц., выходные сигналы: гармонический, пилообразный, прямоугольный; выходное напряжение 0 – 20 В ; максимальный ток нагрузки 1,0 А.)

проводники.

3. Теоретическое обоснование выполняемой работы:

Устройство и принцип действия осциллографа.

Электронный осциллограф (ЭО).- прибор, предназначенный для изучения разнообразных переменных электрических процессов. Помимо качественной оценки исследуемых процессов осциллографы дают возможность оценить ряд величин (напряжение сигнала, фазу, частоту и др.) количественно.

Достоинствами электронного осциллографа являются его высокая чувствительность, малая инерционность и большое входное сопротивление. Последнее достоинство исключает влияние прибора на режим работы цепей, к которым он подключается. Работает осциллограф, как правило, от переменного тока (220 В).

ЭО состоит из следующих узлов и блоков (функциональная схема ЭО представлена на рис. 1.1): электронно - лучевой трубки (ЭЛТ); блока питания; усилителей сигналов каналов Х и У и аттенюатора (делителя напряжения)

Рис. 1.1

генератора развертки (пилообразного напряжения); блока синхронизации; калибратора.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) - основная часть прибора ( на экране трубки наблюдается исследуемый сигнал). ЭЛТ представляет собой (рис. 1.2) вакуумную колбу 10, внутри которой впаяны электроды различного назначения.

Рис.1.2.

Одна группа электродов образует так называемую электронную пушку, создающую электронный луч, направленный вдоль оси ЭЛТ. К этим электродам относятся следующие:

• катод 2, нагреваемый с помощью нити накала 1. Эмиссия электронов происходит с торцевой поверхности катода, покрытого слоем окисла с малой работой выхода электронов;

• управляющий электрод (модулятор) 3, на который подается отрицательный относительно катода потенциал. Величина этого потенциала с помощью потенциометра R₁ может изменяться, что приводит к изменению яркости пятна на экране 8 (чем меньше по абсолютной величине потенциал, тем больше пройдет через модулятор в единицу времени электронов и тем ярче будет пятно);

• первый анод 4. выполненный в виде цилиндра, внутри которого расположено несколько диафрагм с отверстиями в центре;

• второй анод 5 - более короткий цилиндр с отверстием в центре.

На оба анода подаются положительные относительно катода потенциалы (на анод 4  500 В. на анод 5  3000 В), а потому они являются ускоряющими элементами (сообщают электронам ускорение и большую скорость). Кроме того, они совместно с модулятором 3 формируют здесь электрическое поле. Результирующее электрическое поле электродов 3, 4 и 5 оказывается таким, что электроны, двигаясь вдоль силовых линий, .фокусируются на экране. Регулировка фокусирующего действия осуществляется потенциометром R_3.

К другой группе электродов относятся:

- вертикально отклоняющие пластины 6. Именно на них подается, как правило, после усиления исследуемое напряжение;

- горизонтально отклоняющие пластины 7. На них обычно подается напряжение с генератора развертки (см. ниже);

- третий анод 9, соединенный с электродом 5 и играющий вспомогательную роль.

Для понимания принципа действия осциллографа очень важно понять действие вертикально-отклоняющих пластин (ВОП). Как уже сказано, именно на них подается исследуемое напряжение U.

Следовательно, между пластинами имеет место электрическое поле (рис. 1.3), напряженность которого в любой момент времени определяется равенством

,

где d - расстояние между пластинами.

Пусть электрон со скоростью ₀ влетает в это поле вдоль оси Z. Очевидно, что координата Z связана с временем соотношением:

Z = ₀ t

Вдоль оси У электрон будет двигаться с ускорением:

где e и т - заряд и масса электрона соответственно. Следовательно,

Исключая из предыдущей формулы время, найдем

Это означает, что электрон между пластинами движется по параболе.

При выходе из поля ВОП электрон будет двигаться вдоль прямой MN (касательной к параболе), давая в точке N экрана вспышку. Можно показать, что отклонение h электрона на экране трубки пропорционально подаваемому напряжению U, т.е. , где с -постоянная для данной трубки величина, называемая чувствительностью трубки - отклонение луча при подаче на ВОП напряжения, равного 1В ( ).

Так как напряжение, подаваемое на ВОП, чаще всего является переменным, то, естественно, под влиянием поля электронный луч отклоняется вертикально на величину 2h.

Литература : (1)§ .6.1., 6.2, 6.3 ; (2)§ 8.3.