Examinarea proceselor vibraționale folosind osciloscop
Oscilația electric liber în bucla care cuprinde capacitatea C, inductanță L, rezistența R în timpul stoc de contur sunt amortizată. Energia stocată inițial în buclă se consumă treptat la căldură și amplitudinea de oscilație Joule scade cu timpul.
Fie K la condensator cheie circuit este încărcat la o diferență de potențial și are o sarcină (fig. 1). Pe tasta de închidere () condensator începe să se descarce și circuitul generează un curent electric a cărui valoare instantanee este egală:
în cazul în care Q - cantitatea de încărcare în timp arbitrar t.
Instantanee Tensiunea este egală cu:
Valoarea instantanee a tensiunii pe inductor L și rezistența ohmică R poate fi găsit de legea lui Ohm generalizată pentru porțiunea de circuit AFB care cuprinde o auto-inducție EMF
În cazul oscilația liberă la conturul tensiunii externe nu se aplică, astfel încât suma căderilor de tensiune în toate zonele este zero. Prin urmare:
Din (7) rezultă că
de descărcare va purta aperiodice. Rezistența satisfăcând
Se numește rezistența critică cale. Rezistența critică este:
Amortizare oscilațiilor la diferite R este prezentat în Fig. 3.
- Auto-oscilații
- Pentru unda continua sunt folosite sisteme oscilante. Acestea includ:
1) Sistemul oscilant (circuit de oscilație pendul);
2) o sursă de energie, care datorită compensa pierderile de energie din sistem (arc ridicat de sarcină, sursa de alimentare);
3) supapă sau o cheie, care este într-un moment de energie de intrare pentru anumite porțiuni dintr-un sistem oscilant (ancora, tub de vid);
4) feedback-ul, care oferă un efect invers asupra supapei de sistem oscilatoriu (cheie) și controlează funcționarea valvei datorită proceselor din sistemul oscilatorie în sine.
Auto-oscilații apar spontan sub efectul abaterilor aleatorii, sistemul excretor de stare de echilibru stabil (există sisteme de auto-excitație). mici oscilații spontan cresc și aparute în cele din urmă instalat în sistemul de oscilație, frecvența și forma care este determinată de parametrii sistemului. În acest sens, auto-oscilații sunt similare cu vibrații. Cu toate acestea, spre deosebire de amplitudine oscilație liberă oscilații de echilibru nu depinde de condițiile inițiale, și este determinată exclusiv de gradul sistemului de comunicare la o sursă de alimentare. oscilații de echilibru au amplitudinea la care există o compensare totală a pierderilor de energie datorită energiei care vine de la sursa.
Un exemplu de sistem oscilant mecanic sunt ceas care undamped oscilații sunt menținute de fluxul de control ancoră de energie de la sursa (arc comprimat ridicat în greutate).
Un exemplu al unui sistem oscilant electric este un oscilator tub cu vid, care este un exemplu de realizare a circuitului prezentat în Fig. 4.
circuit oscilant cuprinzând capacitatea C și inductanță L, conectat în serie cu Ba baterie în circuitul de anod al unei lămpi cu trei electrozi. Între catod și grila (circuit grilă) a inclus bobina buclă. Prin cuplarea inductivă a bobinelor se realizează între circuitul de feedback oscilație și supapă lampa.
Principiul de acțiune al generatorului este după cum urmează. Când în circuitul oscilant cu oscilație (auto-oscilație) și alternativ fluxurile de curent prin bobina L, tensiunea electromotoare indusă în bobina inductanță mutuală și grila lampă încărcat pozitiv sau negativ în raport cu catod.
Perioada de oscilație a tensiunii de la rețea, în mod evident, la fel ca și perioada de oscilații în circuit.
Atunci când un potențial negativ asupra lămpii grila „blocat“, adică electronii de la catod nu ajung la anod, curentul anodic este zero. Circuitul de oscilație nu este reîncărcată.
Atunci când un potențial pozitiv asupra lămpii grila „descuiat“, fluxurile de curent în circuitul de anod, care se adaugă la energia unui circuit oscilant, un condensator reîncarcă datorită bateriei anod Ba.
În funcție de direcția relativă a înfășurări elicoidale, iar curentul anod poate fie inhiba oscilații în circuit, sau pentru a le promova. Evident, dacă este necesar, reconectare capetele bobinei prin intermediul comutatorului P poate realiza oscilații lasing în circuit.
3. Osciloscopul catodic (EO)
osciloscop catodic pentru observarea și studiul proceselor de rapid variabile electrice. De exemplu, un osciloscop se poate măsura curent, tensiune și schimbați-le în timp, defazaj între acestea, pentru a compara frecvența și amplitudinea diferitelor tensiuni alternative. Avantajele osciloscopului sunt sensibilitatea ridicată și fără o acțiune de inerție care permite investigarea proceselor de la 0 la Hz.
Fig. 5 este o diagramă bloc a unui osciloscop. Principalele componente sunt tubul catodic MA, sursa de alimentare, amplificator de tensiune, generatorul sawtooth, unitatea de sincronizare. Pe panoul frontal al ecranului EO derivat osciloscop, butoanele de control al fasciculului - luminozitatea, focalizarea, deplasarea fasciculului spre dreapta, spre stânga; prize pentru semnalele de intrare ale axelor X și Y; obține blocuri de control de-a lungul axelor X și tensiune de comutare de comutare „rețea“ Y, generator de baleiaj de sincronizare (sawtooth) și colab.
CRT include un bec de sticlă, în care un vid ridicat (fig. 5). Într-un balon se serpentină catod 1, un catod 2, un electrod de control 3, primul anod (focalizare) 4, un al doilea anod (accelerare) 5, plăcile de deflexie verticală 6, plăcile de deflexie pe orizontală 7, 8. Un ecran spirală de încălzire flyuoristsiruyuschy catod, un electrod de control și ambele anod pentru a forma un tun de electroni și utilizat pentru a crea un flux de electroni focalizat îngust (fascicul de electroni). Electronii care se încadrează pe flyuoristsiruyuschy ecran 8, determinând-o să strălucească.
Deflector plăci ale unui condensator plan, creând un câmp electric uniform. Electronii sunt emise în spațiul dintre plăcile la viteză mare și câmpul electric sunt deviate de la direcția inițială de mișcare. Prin ajustarea cantității de tensiune aplicată plăcilor, puteți schimba cantitatea de deformare fasciculului. Plăcile sunt aranjate orizontal devia fasciculul în verticală (axa Y); plăci dispuse vertical devia fasciculul în orizontală (axa X). În lipsa tensiunii de pe plăcile de deviere a fasciculului lovește centrul ecranului.
Să presupunem că sub o tensiune a pistei fasciculului de electroni este deplasată cu o valoare x în direcție orizontală și sub acțiunea - valoarea Y în direcția verticală.
Valorile și sensibilitățile sunt menționate tensiunea tubului, respectiv în direcțiile axelor X și Y. Sensibilitatea la tensiunea indică cantitatea de deviere a fasciculului de electroni pe ecran, atunci când diferența de potențial nu este în plăcile 1 V.
Generator excedent. De obicei, osciloscoape examinate procese discontinue repetate. Dacă tensiunea de încercare se aplică la vertikolno plăcilor de deflexie, spotul luminos pe ecran va oscila. Când Hz frecvență de oscilație, ecranul este vizibil pentru o linie dreaptă (datorită ecranului enertsii luminii și a ochiului). Pentru a obține graficul de pe ecranul acestui semnal, împreună cu un semnal de la o deflexie plăcile orizontale trebuie să se aplice o tensiune proporțională cu timpul - așa-numita tensiune matura :. În același timp, pe ecran a fasciculului osciloscop va trasează o dependență sinusoidală pe:
Pentru a crea model stabil pe axa X pe ecranul osciloscopului este necesară pentru a furniza o tensiune sawtooth (Fig. 6), cu o perioadă multiplu al perioadei semnalului furnizat la tensiunea D axa generată generator de baleiaj. variază liniar cu timpul numai la locul cursei înainte a fasciculului. În acest timp, fasciculul de electroni este deplasată pe ecranul tubului de la stânga la dreapta. In timpul flyback revine fasciculului în polozhenie.V stâng de această dată la electrodul de comandă este aplicată o tensiune negativă, un fascicul de călire. Sursa generatorului Sawtooth este spa numit generator de matura, care este stocat în osciloscop, butonul de control pe perioada de (frecvența) afișată pe panoul frontal al osciloscopului.
Sincronizarea. În observarea proceselor rapide periodice și este deosebit de important să se obțină osciloscop afișa un semnal de imagine statică. În acest scop, perioada de scanare a unui multiplu al perioadei semnalului de a fi studiate. Cu toate acestea, în general, raportul exact al perioadelor este dificil de observat din cauza semnalelor de instabilitate. Prin urmare, utilizarea forțată perioadele de armonizare - momentul potrivit, la care tulpina studiat „impunere“ propria perioadă a generatorului matura. În acest scop și servește ca unitate de sincronizare. Numirea blocurilor de bază rămase osciloscop evident.
Se măsoară o frecvență necunoscută semnal în două moduri:
- Comparând frecvența (durata) a semnalului necunoscut cu frecvența (durata) a generatorului osciloscop baleiere;
- Adăugarea două frecvențe de vibrație reciproc perpendiculare una dintre ele este cunoscută (metoda figuri Lissajous).
Pentru măsurătorile de frecvență (durata) a semnalului necunoscut prin prima metodă, acest semnal este introdus la osciloscop și generatorul de baleiaj este pornit (sub formă de semnal Sawtooth este alimentat pe axa „X“ a osciloscopului). Minere generator de frecvență matura care doresc să obțină un model stabil pe ecran. Dintr-o comparație între numărul de perioade ale semnalului de oscilație furnizat unei axe „Y“, un oscilator matura poate fi determinată durata perioadei și frecvența semnalului necunoscut (a se vedea. Instrucțiunile la locul de muncă).
Pentru măsurarea semnalului sinusoidal de frecvență necunoscută prin a doua metodă, generatorul de baleiaj este oprit, iar pe axa „X“ a semnalului sinusoidal osciloscopului alimentat de la un generator de tip extern PG sau rețea.
figura Lissajous obținută prin adăugarea a două oscilații armonice perpendiculare între ele având frecvențe multiple (Fig. 7). Cu cât frecvența de oscilație, cu atât mai mare numărul de ori punctul oscilant intersectează o linie dreaptă perpendicular pe direcția de oscilație. Pentru X - fluctuațiile acestui OU pentru a avea vibrații ale acestui OX. Prin urmare:
în cazul în care - numărul de intersecții figuri Lissajous axa DU - numărul de intersecții de figuri Lissajous cu axa OX. Dacă știți frecvența, frecvența este necunoscută
Forma figura Lissajous depinde de diferența de fază semnalele D j furnizate OX și OY. În cazul în care faza de schimbare de model diferenta de Dj vor fi deformate, atunci când schimbă raportul dintre (9) - complicate sau simplificate. Pentru a facilita determinarea semnalelor de frecvență necunoscute există atlasurilor specifice pentru diferite figuri Lissajous și D j.
Lucrarea este alcătuită din două sarcini experimentale independente.
Prima sarcină a formelor de undă de monitorizare și de tensiune de măsurare determinate cantitățile ce caracterizează amortizarea oscilațiilor în circuitul (D ,.) și a studiat oscilații la diferite valori ale rezistenței ohmice a circuitului.
A doua problemă se măsoară cu ajutorul unui osciloscop și frecvența oscilațiilor de tensiune ale semnalului de ieșire produs de tubul generatorului la diferite valori ale parametrilor circuitului oscilant.
Înainte de efectuarea fiecărei sarcini ar trebui să fie familiarizați cu principiile de funcționare ale unui osciloscop și metoda de observații și măsurători oscilografice în conformitate cu instrucțiunile care însoțesc lucrarea.