- •Изучение работы электронного осциллографа
- •Устройство осциллографа
- •Задача 1. Изучение органов управления осциллографа
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Задача 3. Измерение частоты исследуемого сигнала методом фигур Лиссажу
- •Порядок выполнения работы
- •Задача 4. Измерение сдвига фаз между двумя напряжениями
- •Литература
- •Контрольные вопросы
Задача 4. Измерение сдвига фаз между двумя напряжениями
Порядок выполнения работы
1. Собрать электрическую цепь согласно рис. 8.
Рис.8
Для решения задачи необходимо определить сдвиг фаз между напряжениями Uy и Ux. При этом используются аналитические описания изменений напряжения по осям Х и У:
UУ = UУ0 sin(ωt + φУ0 ),
UХ = UХ0 sin(ωt + φХ0 ).
Здесь Uyo и Uxo - амплитудные значения напряжений.
Так как:
У= hyUy ; X= hxUx ,
,
то:
У= У0sin(ωt + φyo ); Х = Х0 sin(ωt + φx0 ) ,
где У0 = hУ Uy0 : X0 = hХ Ux0 . (2)
При сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний движение происходит по траекториям, называемым фигурами Лиссажду. Если частоты колебаний одинаковы, то фигуры имеют наиболее простой вид: на экране осциллографа наблюдаются эллипсы (рис. 8).
Из равенств ( 2) при исключении параметра времени, можно получить:
,
где Δφ – сдвиг фаз между напряжениями Uy и Uх.
Рис.9
Рисунок 9 иллюстрирует, что для точки пересечения эллипса с осью абсцисс (У = 0)
:
,
(3)
а для точки пересечения эллипса с осью ординат (Х =0):
. (4)
Таким образом, измерив значения отрезков Х, У, Х0, У0, на основании формул (3) и (4) можно найти сдвиг фаз Δφ между двумя взаимно перпендикулярными колебаниями.
2. Включить генератор GFG 1. Нажать клавиши «100» и « »; а ручку «FREQ» перевести в положение 0.9.
Установить амплитуду выходного сигнала равной 1В, контролируя значение амплитуды по вольтметру, подключенному к гнездам «1» и «4» лабораторной установки. Входной кабель, подключенный ко входу «CH1» осциллографа, подсоединить к гнездам «1» и «4» установки. Входной кабель, подключенный ко входу «CH2» осциллографа, подсоединить к гнездам «1» и «5» установки. Переключатель «TIME DIV» перевести в положение «Х-У». Плавно вращая ручку «FREQ» генератора «GFG», добиться устойчивого изображения на экране осциллографа. Измерить значения величин Х, У, Х0, У0 и рассчитать сдвиг фаз. Переключить сигнальный провод входного кабеля из гнезда «5» в гнездо «6» лабораторной установки.
3.Провести опыты с различными значениями амплитуды сигнала. Данные занести в таблицу 3.
Таблица 3. Значения параметров, характеризующих сложение двух взаимно перпендикулярных напряжений – для выходов 1 – 4 (рис. 8).
№ |
Х |
Х0 |
У |
У0 |
Δφ |
< Δφ> |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
4. Для выходов 1 – 5 (рис. 8) провести измерения и занести результаты в таблицу 4 , аналогичную таблице 3:
Таблица 4. Значения параметров, характеризующих сложение двух взаимно перпендикулярных напряжений – для выходов 1 – 5 (рис. 8)
№ |
Х |
Х0 |
У |
У0 |
Δφ |
< Δφ> |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
