4 Выполнение экспериментальной части лабораторной работы
Установим переключатели фазосдвигающей цепочки (рисунок 2.3) в полном соответствии с заданными номинальными величинами параметров ёмкости и сопротивления, представленными вариантом лабораторного задания №7 в виде таблицы 3.1. На вход макета данной цепочки подадим сигнал частотой f=5 кГц с низкочастотного генератора сигналов Г3-112.
Измерим величину фазового сдвига методом линейной развёртки за полный период при помощи двухканального осциллографа INSTEK GОS - 620FG.
Для этого: отключив сигнал, включим линейную развертку осциллографа и установим по вертикали лучи обеих каналов точно в середине экрана. Тумблером S2 на макете фазосдвигающей цепочки подключим к схеме интегрирующую цепочку. Подключим сигнал, поставив тумблер S3 в положение 2 и, регулировкой уровня синхронизации и усиления каналов установим на экране изображение одного неподвижного периода синусоидального сигнала. Затем, поставив тумблер S3 в положение 1, усилением канала 2, установим амплитуду выходного сигнала. Полученная в результате этого осциллограмма сигналов представлена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Измерение разности фаз методом линейной развертки за полный период (интегрирующая цепь)
По внешнему виду осциллограммы, представленной на рисунке 4.1, наблюдаем запаздывание выходного сигнала относительно входного на величину ДT, что подтверждает интегрирующий характер исследуемой цепи.
Описанные выше манипуляции повторим для дифференцирующей цепи, предварительно изменив положение переключателя S2. Полученная в результате этого осциллограмма представлена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Измерение разности фаз методом линейной развертки за полный период (дифференцирующая цепь)
По внешнему виду осциллограммы, представленной на рисунке 4.2, наблюдаем опережение выходного сигнала относительно входного на величину ДT, что подтверждает дифференцирующий характер исследуемой цепи.
Измерим отмеченные на рисунках 4.1 и 4.1 отрезки ДT и Т и для каждого из исследуемых случаев определим величину фазового сдвига по формуле 1.4. Одно деление каждой из представленных осциллограмм имеет размерность 1x1 сантиметр, поэтому величины ДT и Т будем также определять в сантиметрах вплоть до десятых долей. В данном случае, перевод в метры или какие-либо другие единицы не целесообразен, так как важно отношение взаимное измеряемых величин, а не их отдельное значение.
Для интегрирующей цепи:
Для дифференцирующей цепи:
Теперь оценим возникшие входе измерения погрешности, в нашем случае, складывающиеся из двух составляющих: систематической и случайной.
Систематические погрешности характеризуют правильность результата измерений и обусловлены следующими факторами:
- несовершенством средства измерений и используемого метода; ограниченной точностью используемых аналитических формул, теорем, используемых для описания явления; несовершенством используемой системы измерения (СИ); отклонением внешних условий от нормальных, приведённых в паспортных характеристиках конкретного прибора.
Исходя из всего вышесказанного, очевидно, что систематические погрешности возникают не по вине человека, проводящего конкретный эксперимент и при многократном проведении одного и того же опыта в неизменных условиях их величина меняться не будет. Погрешности, в существенной степени зависящие от субъективных качеств человека, работающего со средством измерения, называют случайными. Данный вид погрешностей характеризует сходимость результатов при повторных измерениях и зависит от неточностей, которые могут возникнуть при снятии человеком показаний с какого-либо измерительного устройства.
В нашем случае, при измерении величины фазового сдвига методом линейной развёртки за полный период возникающая систематическая погрешность будет определяться согласно возникающей (из-за несовершенства используемого метода измерения осциллографом) методической погрешности и вычисляться по формуле 4.1 (для каждой из исследуемых цепей).
(4.1)
где: 
– методическая погрешность, обусловленная влиянием входной емкости осциллографа;
– методическая погрешность, обусловленная влиянием входного сопротивления осциллографа;
Величина 
определяется следующим образом:
(4.2)
где: 
– величина измеренной разности фаз;
– величина входной ёмкости осциллографа (для INSTEK GОS - 620FG составляет 50 пФ);
– величина ёмкости в фазосдвигающей цепочке (2,31 нФ).
Величину 
найдём как:
(4.3)
где: 
– величина входного сопротивления осциллографа (для INSTEK GОS - 620FG составляет 1 МОм);
– величина сопротивления в фазосдвигающей цепочке (12, 9 кОм).
Перепишем исходную формулу 4.1 с учётом выражений 4.2 и 4.3:
(4.4)
Согласно формуле 4.4, определим величину 
для каждой из исследуемых цепочек.
Для интегрирующей цепи:
Для интегрирующей цепи:
Случайные погрешности определим исходя из выражения 4.5.
(4.5)
где: 
– случайная погрешность, обусловленная неточностью отсчёта величины 
;
– случайная погрешность, обусловленная неточностью отсчёта величины 
;
Величина 
определяется по формуле 4.6, исходя из данных ГОСТ 8.311-78 (осциллографы электронно-лучевые), так как используемый в данной работе осциллограф INSTEK GОS - 620FG имеет лучевой дисплей.
(4.6)
где: 
– толщина луча на экране (в нашем случае порядка 2 мм);
– измеренный отрезок (для интегрирующей цепи – 90 мм, для дифференцирующей – 94 мм).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
