Системные требования: Pentium-150MHz, 16Mb RAM, Windows 9x или Windows NT, Microsoft Word, Micro-Cap.

Цель работы: Научиться создавать имитационные модели пьезорезонансных измерительных преобразователей и выполнять их расчет по переменному току

Задание 1: Исследовать простейшую колебательную систему пьезорезонансного измерительного преобразователя по переменному току, построить его амплитудно-частотную характеристику.

Практическая часть

Используемое оборудование: учебный стенд; двух лучевой осциллограф; мультиметр; частотомер; генератор гармонических колебаний; двухполярный источник питания; электронно-счетный частотомер.

Цель работы: Используя учебный стенд и измерительные приборы научиться исследовать амплитудно-частотные характеристики пьезорезонансного измерительного преобразователя.

Задание 2: Построить амплитудно - частотную характеристику пьезорезонансного измерительного преобразователя.

Порядок выполнения расчетной части задания

1.  В Micro-Cap создать схему, приведенную на рисунке 1.1. Параметры элементов выбираются исходя из номера варианта по таблице 1.1.

Рисунок 1.1 – Колебательная RLC-цепь. Метками In и Out обозначены входной и выходной зажимы соответственно. Номиналы элементов не обозначены, поскольку для каждого варианта они выбираются из таблицы.

Таблица 1.1 – Выбор параметров колебательного контура для исследования
Вариант
R1, Ом
C1
L1
Вариант
R1, Ом
C1
L1
1
300
1 нФ
100 мГн
9
320
3 нФ
150 мГн
2
250
4.3 нФ
187 мГн
10
200
2.5 нФ
100 мГн
3
490
0.1 нФ
18 мГн
11
500
0.5 нФ
40 мГн
4
160
0.1 нФ
2 мГн
12
110
0.4 нФ
15 мГн
5
75
25 пФ
10 мкГн
13
65
15 пФ
35 мкГн
6
60
4 пФ
20 мкГн
14
50
3 пФ
10 мкГн
7
30
10 пФ
15 мкГн
15
25
1 пФ
2 мкГн
8
20
7 пФ
3 мкГн
16
35
0.1 нФ
10 мкГн

2.  Сохранить схему в отдельный файл.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

3.  Запустить режим анализа по переменному току (Analysis\AC Analysis или Alt-2).

4.  В случаях, когда заранее неизвестно на какой частоте в данной схеме наблюдается резонанс (резонансы), поступают следующим образом:

-  строят АЧХ в широком диапазоне частот (например, 1Гц – 100МГц), при этом используют логарифмический масштаб по оси частот, поскольку нижнее и верхнее значения диапазона отличаются на несколько порядков;

-  по логарифмической АЧХ определяют частотные границы наиболее важной части графика (т. е. определяют поддиапазон частот, в котором наблюдается резонанс);

-  повторно строят АЧХ в узком диапазоне частот околорезонансной области (масштаб по оси частот теперь берут линейный).

5.  В появившемся диалоговом окне AC Analysis Limits необходимо выполнить следующие установки:

-  в поле Frequency Range (диапазон частот) ввести «100Meg, 1». Это означает, что частотный диапазон, в котором будет осуществлен расчет, составит 1Гц – 100МГц;

-  в поле Temperature ввести значение 20, хотя это также не имеет большого значения, поскольку в схеме отсутствуют температурно-зависимые элементы;

-  в поле Frequency Step (шаг по частоте) выберите Auto.

-  включите флажок Auto Scale Ranges (Автоматический выбор масштаба графика);

-  в поле X Expression (выражение по оси абсцисс) таблицы введите «F», что означает частоту;

-  в поле Y Expressison (выражение по оси ординат) таблицы введите V(OUT), т. е. напряжение на зажиме, обозначенном «OUT»;

-  слева от таблицы имеется набор цветных пиктограмм, необходимо установить режим логарифмического масштаба по оси абсцисс;

-  запустить вычисления, нажав кнопку Run.

Рисунок 1.5 – Логарифмическая АЧХ колебательного контура в широком диапазоне частот

6.  По графику логарифмической АЧХ определить околорезонансный диапазон частот. Данный график сохранить в отчете.

7.  В диалоговом окне AC Analysis Limits необходимо выполнить следующие установки:

-  в поле Frequency Range (диапазон частот) через запятую ввести значение верхнего и нижнего пределов;

-  в поле Frequency Step (шаг по частоте) выберите Linear (линейный);

-  в поле Number of Points (количество точек) введите значение 1000 (вообще, чем больше точек, тем более гладкий график получится).

-  слева от таблицы графиков имеется набор цветных пиктограмм, необходимо установить режим линейного масштаба по оси абсцисс;

-  запустить вычисления, нажав кнопку Run.

Рисунок 1.2 – АЧХ в линейном масштабе. Определение полосы пропускания колебательного контура.

8.  По графику АЧХ определить резонансную частоту контура (по максимуму). Ординату максимума умножить на 0.707 – будет получено значение ординаты краев полосы пропускания. Далее , используя это значение определить полосу пропускания контура (В появившемся диалоговом окне ввести значение и нажать на клавиши Left и Right несколько раз). Сохранить полученный график в отчете.

9.  Подсчитать добротность Q колебательного контура по графику:

,

где

f0 – резонансная частота;

Δf0.707 – полоса пропускания контура по уровню 0.707.

10.  Подсчитать добротность и резонансную частоту колебательного контура по номиналам элементов и сравнить со значениями, полученными в предыдущем пункте:

,

Результаты вычислений вместе с формулами занести в отчет.

11.  Используя режим Stepping построить семейство из пяти АЧХ в зависимости от сопротивления резистора R1. Необходимо пометить кривые соответствующими подписями. При вводе данных в диалоговое окно Stepping обязательно нужно указывать соответствующие приставки. Полученный график сохранить в отчет.

Рисунок 1.3 – Семейство АЧХ в зависимости от сопротивления резистора R1.

12.  Построить семейство АЧХ в зависимости от емкости С1 и индуктивности L1. Параметры режима Stepping выбирают так, чтобы максимумы всех кривых были видны на экране. Графики также помещаются в отчет.

13.  Выключить режим Stepping.

14.  Для построения фазо-частотной характеристики в диалоговом окне AC Analysis Limits вторую строку таблицы приводят в полное соответствие с первой, в колонку «P» вводят 2 – т. е. второй график, в колонку «Y Expression» вводят PH(V(OUT)) – т. е. фаза выходного напряжения. (см. рисунок 1.8)

Рисунок 1.4 – АЧХ и ФЧХ на одном графике

15.  Полученный график сохранить в отчет

Порядок проведения экспериментальных исследований

Используя соответствующие руководящие материалы к пользованию измерительными приборами и оборудованием учебного стенда собрать схему для проведения экспериментальных исследований в соответствии с заданием к первой части лабораторной работы, произвести необходимые измерения и оформить отчет о выполненной работе.

Отчет сдается в распечатанном виде.

Лабораторная работа №2

Исследование переходных процессов в эквивалентной электрической схеме замещения пьезорезонансного измерительного преобразователя

Расчетная часть

Системные требования: Pentium-150MHz, 16Mb RAM, Windows 9x или Windows NT, Microsoft Word, Micro-Cap.

Цель работы: Научиться производить анализ переходных процессов в эквивалентных электрических схемах замещения пьезорезонансных измерительных преобразователей.

Задание 1: Исследовать переходные процессы в эквивалентной электрической схеме замещения пьезорезонансного измерительного преобразователя.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8