2) какую мощность получит гальванометр, если Rг = 45 Ом, Rвн, кp = 200 Ом и С1 = 50·10-8 А/дел;

3) отклонение указателя заданного гальванометра б;

4) его степень успокоения в.

1.41. Параметры мостовой цепи, изображенной на рис. 1.10, равны со­ответственно R1 = R2 = 200 Ом, R3 = R4 = 1000 Ом, L1 = L2 = 2 Гн. Мост работает на частоте f = 50 Гц. Активное и реактивное сопротивления указа­теля равновесия Rг = 177 Ом, Хг =93 Ом ().

Определите:

1) коэффициент трансформации (отношение чисел витков обмотки) трансформатора, необходимый для полного согласования сопротивления указателя равновесия с выходным сопротивлением моста;

2) отношение мощности, передаваемой мостовой цепью указателю равновесия при включении его через трансформатор, к мощности, переда­ваемой указателю равновесия при непосредственном включении его на выходные зажимы моста. Трансформатор считать идеальным (без потерь).

1.42. Из серии гальванометров выберите наиболее подходящий для работы в уравновешенной компенсационной цепи на рис. 1.9(а), если зада­ны параметры: R1 = 200 Ом, R2 = R20 = 800 Ом, R3 = R4 = 1,6 кОм, Е1 = 10 В,

Е2 = 16 В. Необходимо, чтобы при изменении сопротивления R20 на 0,5% отклонение указателя гальванометра было не менее 5 дел. Успокоение должно быть близким к критическому.

1.43. Для условий задачи 1.42 выберите гальванометр, если необходи­мо, чтобы при изменении сопротивления R20 на 0,01% отклонение указате­ля было менее 10 дел., а успокоение – близки к критическому.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ

И СВЕТОЛУЧЕВЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Основные определения и формулы.

Для наблюдения и регистрации изменяющихся во времени напряже­ний, токов и ряда связанных с ними физических величин широко исполь­зуются электронно-лучевые и светолучевые осциллографы. К досто­инствам электронно-лучевых осциллографов следует отнести широкий ча­стотный диапазон, большое входное сопротивление, возможность при­менения специальных видов развёртки, внешней синхронизации и т. д. Светолучевые осциллографы удобны для одновременной регистрации нескольких процессов при необходимости гальванического разделения между каналами[7].

Упрощенная структурная схема электронно-лучевого осциллографа (ЭЛО) представлена на рис. 2.1. Она состоит из электронно-лучевой труб­ки ЭЛТ, делителя напряжения Д, усилителей вертикального и горизонталь­ного отклонения Ус. Y и Ус. X и блока развёртки БР.

Простейшая электронно-лучевая трубка (рис. 2.2) представляет со­бой тщательно откачанный стеклянный баллон с электродами. Катод К, подогреваемый с помощью нити накала Н, эмитирует электроны, которые под действием поля положительно заряженных анодов А1 и А2, устремля­ются в направлении экрана Э. Конфигурация, взаимное расположение ано­дов и напряжения на них выбирают так, чтобы электрическое поле ускоря­ло и фокусировало поток электронов.

Внутренняя поверхность экрана, на которую направляется электронный луч, покрыта специ­альным составом, светящимся под действием электронов. Для удале­ния с экрана электрического заряда на внутренней поверхности балло­на, вблизи экрана, наносится прово­дящее покрытие П, электрически соединенное с анодом А2.

Управляющая сетка (модуля­тор) С, на которую подается отрицательное относительно катода напряжение, служит для регулировки яркости изображения. При достаточ­но большом отрицательном напряжении на сетке трубка может быть пол­ностью «заперта».

На пути к экрану электронный луч проходит в поле двух пар откло­няющих пластин П1 и П1’, расположенных горизонтально, и П2 и П2’, расположенных вертикально. Если на пластины П1 и П1’ подать электриче­ское напряжение, то их поле будет смещать луч в вертикальной плоскости. Поле пластин П2 и П2’ смещает луч в горизонтальной плоскости.

Практически в достаточно широком диапазоне частот можно счи­тать электронный луч безынерционным. Поэтому координаты х и у светя­щегося пятна на экране в любой момент времени пропорциональны мгно­венным значениям напряжений u1 и u2, приложенным соответственно к го­ризонтально отклоняющим и вертикально отклоняющим пластикам.

Начало координат, соответствующее нулевым значениям напряже­ний u1 и u2, выбирают обычно в центре экрана. Для этого на отклоняющие пластины подаются дополнительные постоянные напряжения того или иного знака, смещающие изображение на экране по вертикали и гори­зонтали.

Для ослабления или усиления входных напряжений служат делитель Д и усилители Ус. Y и Ус. Х, выходы которых соединены соответственно с вертикально отклоняющими и горизонтально отклоняющими пластинами. В рабочем диапазоне частот коэффициенты усиления усилителей мало за­висят от частоты.

Если на вход Y подано исследуемое напряжение uy(t), то координата у светящегося на экране пятна в любой момент времени пропорциональна мгновенном значению исследуемого напряжения:

у = Syuy(t).                                        (2.1)

Величину Sy, зависящую от коэффициентов передачи Д и Ус. Y и от чувствительности трубки, называют чувствительностью осциллографа по входу Y.

Если на вход Х подать напряжение ux(t), то для координаты х светя­щегося пятна аналогично получим

       у = Sxux(t).        (2.2)

Система уравнений (2.1) и (2.2) полностью описывает движение светящегося пятна на экране осциллографа для любых ux(t) и uy(t), действу­ющих одновременно.

Для получения на экране кривой исследуемого напряжения uy(t) в прямоугольной системе координат необходимо, чтобы напряжение ux(t) изменялось в течение некоторого промежутка времени по линейному зако­ну. Поэтому напряжение развёртки ux(t), вырабатываемое БР, имеет пило­образную форму (рис. 2.3).

Отрезок времени t1 называют временем прямого (рабочего) хода луча. В течение t1 под действием линейно нарастающего напряжения ux(t) светящееся пятно движется по экрану слева направо с равномерной скоро­стью.

В течение t2 – времени обратного хода луча – луч движется справа налево в исходное состояние. Время t2 стремятся сократить (t2 << t1). Во время паузы t3 горизонтальная координата светящегося пятна не меняется.

В некоторых осциллографах в течение времени t1 на сетку ЭЛТ пода­ют дополнительное напряжение, увеличивающее яркость. При отсутствии этого напряжения яркость настолько мала, что части изображения, соот­ветствующие отрезкам времени t2 и t3, не экране незаметны.

При исследовании периодического напряжения изображение на экране будет неподвижным и удобным для наблюдения лишь в том слу­чае, когда период напряжения развёртки Т (рис. 2.3) равен периоду иссле­дуемого напряжения uy(t) или в целое число раз больше него.

При заданных напряжениях ux(t) и uy(t) нетрудно построить изобра­жение y=f(x), получающееся на экране осциллографа, если учесть, что си­стема уравнений (2.1) и (2.2) представляет собой уравнение изображения в параметрической форме. На рис. 2.4 приведён пример такого построения.

Обычно БР может работать в двух режимах: непрерывном и жду­щем. В режиме непрерывной развёртки, предназначенном для исследова­ния только периодических напряжений, пауза t3 отсутствует (t3 = 0). Регули­руя время рабочего хода t1, можно менять период Т и, следовательно, до­биваться неподвижности изображения (время обратного хода луча t2 не ре­гулируется). Если период Т напряжения развёртки в п раз больше периода исследуемого напряжения, а t2 << t1, то на экране осциллографа бу­дут наблюдаться п периодов исследуемого напряжения.

В режиме ждущей развёртки момент начала прямого хода луча соот­ветствует определённому уровню (определённому мгновенному значе­нию) исследуемого напряжения. При этом время прямого хода луча t1 можно устанавливать произвольным. После окончания обратного хода луча БР «ждет» (время t3) до тех пор, пока исследуемое напряжение вновь не достигнет уровня запуска. Режим ждущей развёртки может применять­ся при исследовании как периодических, так и непериодических напряжений.

Измерения мгновенных значений напряжений производятся обычно следующим образом[7].

На вход Y подается образцовое напряжение (обычно – с калибратора амплитуды осциллографа), амплитуда которого известна. Регулировкой чувствительности Sy добиваются того, чтобы этой амплитуде соответство­вал определенный отрезок y1 на экране осциллографа, и вычисляют Sy, пользуясь соотношением (6.1).

Обычно вместо Sy на лицевой панели, осциллографа указывают обратную величину:

       (2.3)

называемую коэффициентом отклонения, который определяет масштаб по вертикали и показывает, какое напряжение соответствует одному делению вертикальной шкалы ЭЛО. Затем на вход У подают исследуемое напряже­ние и на экране ЭЛО устанавливают устойчивое изображение, коэффици­ент отклонения Ко при этом изменять нельзя. Зная Ко и измерив отрезок у, соответствующий искомому мгновенному значению Uу исследуемого напряжения, можно определить это напряжение:

       (2.4)

Главными источниками погрешностей измерения мгновенных значе­ний напряжений являются:

    Погрешность коэффициента отклонения, которая зависит от точности калибратора амплитуды, спектра исследуемого напря­жения, расположения изображения на экране и других факторов; Визуальная погрешность, связанная с неточностью измерения от­резков на экране ЭЛО. Она определяется как субъективными ошибками наблюдателя, так и тем, что светящаяся линия, образу­ющая изображение на экране ЭЛО, имеет конечную ширину (обычно от 0,5 до 1 мм). Для уменьшения визуальной погрешно­сти целесообразно измерять достаточно большие отрезки, но не выходящие за пределы рабочей части экрана, ограниченной шкалами с делениями.

При расчете погрешностей измерения амплитуды импульсов прямо -

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