3.2. Измерение фазового сдвига

1. Подключите первоначально генератор ГЗ к осциллографу как показано на рис.6.

2. Изменяя частоту ГЗ, определите диапазон частот, в котором усилители осцил­лографа не вносят дополнительной разности фаз. В ее отсутствии на экране должна быть прямая линия. Этот диапазон частот в дальнейшем необходимо использовать как рабочий.

3.Подключитесь к осциллографу по схеме рис.4.

4.С помощью ручек усиления каналов X и "У" добейтесь, чтобы изображение эллипса не выходило за пределы экрана.

5.Пользуясь делениями координатной сетки на экране, определите расстояния X и Хо, У и Уо, и вычислите фазовый сдвиг по формуле (2).

Рис.6

З.З.ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ МЕТОДОМ ФИГУР ЛИССДЖУ

1. Подключите к клеммам "X" и "Y" осциллографа вторичную обмотку трансформатора и генератор звуковых сигналов согласно рис.5.

2. Вращением ручек ЗГ "Амплитуда выхода" и ручек обоих усилителей осциллографа получите на экране фигуру Лиссажу. Вращая ручку ЗГ "Частота", добейтесь устойчивости фигуры.

3. Проведите мысленно через фигуру вертикальную и горизонтальную линии и подсчитайте число пересечений.

4. По формуле (15) v_y =v_xn_x /n_yi где v_x = 50 Гц, определите искомую частоту v_y.

5. Вращая ручку ЗГ' "Частота", добейтесь появления следующей устойчивой фигуры и рассчитайте новое значение частоты. Повторите пункт 5 еще для двух-трех новых частот.

6. Сравните ваши результаты с показаниями шкалы ЗГ "Частота".

3.4. Составить программное обеспечение для расчета фигур лиссажу (для студентов специальности 22.01 и 22.04)

1. Выполнить задание 3.

2. При заданном преподавателем отношении частот комплексные биномы уравнения (14) разложить в ряды.

3. Приравнять действительные части в вышеназванных разложениях.

4. Составить программное обеспечение для решения полученного вещественного уравнения методом последовательных приближений и визуализации траектории на экране дисплея и принтере.

4. Принцип действия некоторых частей осциллографа 4.1. Электронно-лучевая трубка

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) представляет стеклянную колбу специальной формы (рис.7). Внутри колбы создан высокий вакуум,

В колбе размещены: подогреватель - 1, катод - 2, управляющий электрод (модулятор) - 3, фокусирующе-ускоряющие аноды - 4 и 5, вертикально и горизонтально отклоняющие пластины - 6,7 и экран - 8 покрытый флюоресцирующим веществом. Кольцеобразный электрод - 9 служит, в основном, для нейтрализации отрицательного электрического заряда внутри трубки. Рассмотрим принцип действия ЭЛТ. Оксидный подогревный катод 2 выполнен в виде цилиндра, внутри которого помещен нагреватель I.

Интенсивность пучка электронов, полученных при термоэлектронной эмиссии, регулируется модулятором 3. Его действие аналогично действию управляющей сетки электронной лампы: чем больше отрицательный потенциал на модуляторе, тем меньше через него пройдет электронов. Кроме того, модулятор частично фокусирует электронный луч. Таким образом, меняя движком потенциометра R₁ (ручка "Яркость") потенциал модулятора, можно регулировать яркость изображения.

Для точной фокусировки электронного пучка на оси ЭЛТ расположены два цилиндрических анода 4 и 5, положительный потенциал которых с ростом номера анода возрастает. Проходя в зазорах между электродами, где сосредоточено электростатическое поле, электроны пучка, помимо продольного ускорения, испытывают радиальное смещение к оси ЭЛТ. Действие таких электрических полей похоже на фокусирующее действие линз. Его помогает понять рис.8. Сила, действующая на электрон со стороны электростатического поля, направлена противоположно вектору электрической напряженности, последний же перпендикулярен эквипотенциальным поверхностям и направлен в сторону уменьшения потенциала. Поэтому, влетая слева в зазор, электрон сначала отклоняется полем вниз, а затем, вверх от горизонтальной оси, т.е. слева поле действует как собирающая, а справа - как рассеивающая линзы. Одновременно электрон ускоряется полем и его скорость справа становится больше скорости слева. Поле сильнее искривляет траекторию электрона с меньшей скоростью, поэтому собирающее действие линзы преобладает над ее рассеивающим действием. Меняя разность потенциалов на электродах ручкой потенциометра "Фокус", можно легко регулировать преломляющую силу электронной линзы и фокусировать пучок на экране ЭЛТ.

Подогреватель, катод, модулятор и оба анода образуют так называемую электронную пушку или электронный прожектор (на рис.7 выделен пунктиром). Электронная пушка питается от высоковольтного выпрямителя 10, обеспечивающего разность потенциалов между катодом 2 и анодом 5 от 1 Кв до 5 Кв (в зависимости от вида трубок).

Электронный пучок, сфокусированный и ускоренный прожектором, по пути к экрану проходит между двумя парами плоских пластин, одна из которых 6 расположена горизонтально, другая 7 - вертикально. Если к пластинам не приложено напряжение, то след электронного пучка образуется в центре экрана. При прохождении электронов между разноименно заряженными пластинами, они будут отклоняться в сторону "положительной" пластины. Таким образом, регулируя величину приложенного к пластинам напряжения, можно менять величину отклонения луча. Пластины 6, расположенные горизонтально отклоняют электронный пучок по вертикали и называются вертикально отклоняющими. Пластины 7, отклоняющие луч вправо или влево, называются горизонтально отклоняющими.

Величина отклонения электронного луча но осям X или У прямо пропорциональна величине отклоняющего напряжения: X=k_xU_x; Y=k_yU_y, где X, У - отклонения по соответствующей оси (в мм); к_х к_у - чувствительность трубки (в мм/В); U_x U_y - напряжения на пластинах.

Чувствительность трубки. - это величина, показывающая на сколько миллиметров сдвигается след пучка на экране осциллографа при изменении напряжения на пластинах на 1 В.