Рисунок 3.1 – Два колебательных контура с одинаковой резонансной частотой. Метками In и Out обозначены входной и выходной зажимы соответственно.
Таблица 3.1 – Выбор параметров колебательной системы по вариантам
Вариант | Q | f0 | R | Вариант | Q | f0 | R |
1 | 60 | 120 кГц | 100 Ом | 9 | 60 | 125 кГц | 110 Ом |
2 | 65 | 115 кГц | 150 Ом | 10 | 73 | 95 кГц | 250 Ом |
3 | 70 | 80 кГц | 200 Ом | 11 | 72 | 90 кГц | 220 Ом |
4 | 50 | 100 кГц | 300 Ом | 12 | 52 | 110 кГц | 320 Ом |
5 | 55 | 75 кГц | 400 Ом | 13 | 53 | 90 кГц | 450 Ом |
6 | 63 | 60 кГц | 500 Ом | 14 | 64 | 110 кГц | 510 Ом |
7 | 50 | 120 кГц | 800 Ом | 15 | 59 | 95 кГц | 360 Ом |
8 | 70 | 105 кГц | 1 кОм | 16 | 68 | 105 кГц | 95 Ом |
- в поле Frequency Range (диапазон частот) ввести в зависимости от заданной частоты свой диапазон, например, если f0=140кГц, тогда ввести «150к, 130к»; в поле Frequency Step (шаг по частоте) выбрать Linear; в поле Number of Points (количество точек) ввести «1000»; в поле Temperature ввести значение 20, хотя это не имеет большого значения, поскольку в схеме отсутствуют температурно-зависимые элементы; включить флажок Auto Scale Ranges (Автоматический выбор масштаба графика); в поле X Expression (выражение по оси абсцисс) таблицы ввести «F», что означает частоту; в поле Y Expressison (выражение по оси ординат) таблицы ввести V(OUT), т. е. напряжение на зажиме, обозначенном «OUT»;
слева от таблицы имеется набор цветных пиктограмм, необходимо установить режим линейного масштаба по оси абсцисс; запустить вычисления, нажав кнопку Run. 
Рисунок 3.2 - АЧХ двух колебательных контуров с коэффициентом связи k=10-6
Построить амплитудно-частотные характеристики при k·Q=1; k·Q=2; k·Q=4. С помощью
подписать значение парциальных частот. 
Рисунок 3.3 - АЧХ двух колебательных контуров с коэффициентом связи k·Q=4
Графики поместить в отчёт.
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 №5
Исследование автоколебательных процессов в пьезорезонансном измерительном преобразователе с двумя степенями свободы
Расчетная часть
Системные требования: Pentium-150MHz, 16Mb RAM, Windows 9x или Windows NT, Microsoft Word, Micro-Cap.
Цель работы: Научиться рассчитывать автоколебательные процессы в эквивалентных электрических схемах замещения пьезорезонансных измерительных преобразователей с двумя степенями свободы.
Задание 1: Исследовать автоколебательные процессы в системе с двумя степенями свободы.
Практическая часть
Используемое оборудование: учебный стенд; двухлучевой осциллограф; мультиметр; частотомер; генератор гармонических колебаний; двухполярный источник питания; электронно-счетный частотомер.
Цель работы: Используя учебный стенд и измерительные приборы научиться исследовать автоколебательные процессы в пьезорезонансных измерительных преобразователях с двумя степенями свободы.
Задание 2: Исследовать особенности возбуждения автоколебательных процессов в пьезорезонансных измерительных преобразователях с двумя степенями свободы.
Порядок выполнения расчетной части
В новом проекте Micro-Cap создать схему, приведенную на рисунке 3.4. Параметры элементов выбираются исходя из номера варианта по таблице 3.1. Номиналы индуктивности и ёмкости взять С1=С2, L1=L2.
Рисунок 3.4 –Схема для исследования временной зависимости сигналов на сопротивлениях, при k=4/Q. Метками In и Out обозначены входной и выходной зажимы соответственно.
Схема для исследования помещается в отчёте. С помощью режима Transient Analysis построить временную зависимость сигналов на R1 и R2. Выполняется это аналогично п.26, 27 практической работы №1. Должна получиться зависимость аналогичная приведенной на рисунке 3.5. Она помещается в отчет.
Рисунок 3.5 - Временная зависимость сигналов на R1 и R2
Вернуться в режим Transient Analysis и построить спектры сигналов на R1 и R2. Для этого в поле XExpression ввести F - т. е. частоту, а в поле YExpression – HARM(V(R)) – т. е. спектр сигналов. На полученном графике спектра нужно выделить область основных частотных составляющих, используя для этого значок
. Для более наглядного вида, необходимо, отключить Auto Scale Ranges, и вручную произвести масштабирование по осям, используя для этого поля X Range и Y Range. Оба графика вместе (см. рисунок 3.6) помещаются в отчет. 
Рисунок 3.6 – Спектры колебаний в первом и во втором контурах. Видно, что каждый из контуров совершает колебания на двух частотах.
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 №6
Исследование режимов работы пьезорезонансных измерительных преобразователей с двумя степенями свободы
Задание:
Порядок выполнения работы:
Расчетная часть
Системные требования: Pentium-150MHz, 16Mb RAM, Windows 9x или Windows NT, Microsoft Word, Micro-Cap.
Цель работы: Научиться моделировать режимы работы пьезорезонансных измерительных преобразователей с двумя степенями свободы с использованием их эквивалентных электрических схем замещения.
Задание 1: Исследовать асинхронный и синхронный режимы работы связанных колебаний в эквивалентных электрических схемах замещения пьезорезонансных измерительных преобразователей с двумя степенями свободы. Определить условие синхронизации в системе. Проанализировать амплитудную и частотную модуляции колебаний в режиме биений колебаний с частичным увлечением частот.
Практическая часть
Используемое оборудование: учебный стенд; двухлучевой осциллограф; мультиметр; частотомер; генератор гармонических колебаний; двухполярный источник питания; электронно-счетный частотомер.
Цель работы: Используя учебный стенд и измерительные приборы научиться исследовать режимы работы пьезорезонансных измерительных преобразователей с двумя степенями свободы.
Задание 2: Исследовать асинхронный и синхронный режимы работы пьезорезонансных измерительных преобразователей с двумя степенями свободы. Определить условие синхронизации в системе. Проанализировать амплитудную и частотную модуляции колебаний в режиме биений колебаний с частичным увлечением частот.
Порядок выполнения расчетной части
Создать схему, приведенную на рисунке 3.7. Параметры элементов выбираются исходя из номера варианта по таблице 3.2. Произвести перерасчёт L и C для обоих автогенераторов, как можно точнее, в соответствии с новыми значениями; необходимо учесть, что резонансная частота f2 второго колебательного контура будет на 700Гц выше, чем резонансная частота f1 первого колебательного контура. Сопротивление связи R5 установить равным 3кОм, сопротивления R1, R2, R3 и R4 взять номинал каждого равным 100Ом.
Рисунок 3.7 – Система взаимосвязанных автогенераторов. Является нелинейной системой, возможна работа в синхронном режиме и в асинхронном.
Таблица 3.2 – Выбор параметров колебательной системы по вариантам
Вариант | Q | f1 | Вариант | Q | f1 |
1 | 30 | 120 кГц | 9 | 31 | 105 кГц |
2 | 32 | 110 кГц | 10 | 25 | 95 кГц |
3 | 34 | 100 кГц | 11 | 30 | 85 кГц |
4 | 33 | 90к Гц | 12 | 28 | 70 кГц |
5 | 28 | 80 кГц | 13 | 20 | 65 кГц |
6 | 35 | 75 кГц | 14 | 23 | 55 кГц |
7 | 26 | 60 кГц | 15 | 38 | 125 кГц |
8 | 20 | 50 кГц | 16 | 34 | 85 кГц |
С помощью режима Transient Analysis построить график временной зависимости выходного напряжения первого и второго генераторов. В поле Time Range ввести значение равное 5·10-3. Значение Maximum Time Step, рассчитать по формуле
.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
