Произвести анализ формы сигнала, проходящего через четырехполюсник, определить его входное и выходное напряжение, частоту, сдвиг фаз и коэффициент нелинейных искажений.

Выполните задание и найдите ответы на следующие вопросы

5.1. Какие электронные приборы используются для наблюдения измерения и исследования формы сигнала и спектра?

5.2. Что такое электронный осциллограф, каковы его достоинства?

5.3. Нарисуйте и объясните структурную схему универсального электронного осциллографа.

5.4. Приведите простейшую схему генератора развертки.

5.5. С какой целью в электронных осциллографах применяется схема синхронизации? Какие виды синхронизации используются в осциллографах?

5.6. Какие параметры исследуемого сигнала можно измерить с помощью осциллографа? Произведите измерения этих параметров с помощью осциллографа С1-77.

5.7. Как измерить сдвиг фаз между входным и выходным напряжениями четырехполюсника с помощью осциллографа?

5.8. С помощью какого прибора можно измерить амплитуды гармонических составляющих несинусоидальных колебаний. Приведите структурные схемы анализаторов спектра.

5.9. Какими коэффициентами оценивается степень искажений синусоидальной формы напряжения, вносимых четырехполюсником? Какова связь между ними?

5.10. Приведите структурную схему измерителя нелинейных искажений и объясните его принцип действия.

Рекомендуемая Литература [16, 17, 20, 22]

ВАРИАНТ № 6

Разработать устройство контроля температуры в печи, в которой производится термообработка деталей. Номинальное значение температуры Т=90 С. Предложить метод контроля, выбрать первичный измерительный преобразователь, разработать структурную схему прибора и ее основные функциональные узлы. Выходной сигнал, подаваемый на регистрирующее устройство, должен соответствовать системе ГСП. Учесть, что регистрирующее устройство находится на значительном расстоянии от прибора.

Выполните задание и найдите ответы на следующие вопросы

6.1. Назовите основные устройства для измерения температуры.

6.2. Назовите основные контактные датчики температуры.

6.3. Какой первичный преобразователь целесообразно использовать в данном устройстве?

6.4. Какие преимущества и недостатки у термометров электрического сопротивления?

6.5. Какие преимущества и недостатки у полупроводниковых датчиков температуры, и какие физические явления использованы в них?

6.6. В каких случаях целесообразно использовать радиационные и оптические пирометры?

6.7. Какой вид будет иметь измерительная цепь при использовании в качестве датчика температуры: термопары; термометра электрического сопротивления?

6.8. Почему температуру концов термопары, называемых "холодным спаем" стремятся поддерживать неизменной?

6.9. Какие усилители электрических сигналов будете использовать для усиления сигнала термопары, сигнала термометра электрического сопротивления, измерительная цепь которого питается переменным током?

6.10. Какие преимущества перед усилителями с непосредственными связями имеют усилители постоянного тока, выполненные по структуре МДМ?

6.11. Какие электронные компоненты обычно используются в УПТ в качестве модуляторов напряжения постоянного тока и демодуляторов переменного напряжения?

6.12. Каким путем обеспечивается стабильность коэффициента усиления усилителя?

6.13. Почему усилители с дифференциальным входом менее чувствительны к помехам возникающим в проводах, с помощью которых источники сигнала подключаются ко входу?

6.14. Почему при передаче измерительных сигналов на большие расстояния выходные каскады устройств должны иметь высокое выходное сопротивление или на входе устанавливают преобразователи напряжение - ток?

6.15. Приведите структурную схему устройства и поясните выполнение ее основных функциональных узлов.

Рекомендуемая Литература [17, 23, 24, 25]

ВАРИАНТ № 7

Разработать устройство для измерения линейного перемещения детали в оптически непрозрачной среде с температурой 250°С. Диапазон перемещений 0 ÷ 5 мм. Выбрать датчик перемещения и разработать схему преобразования информационного сигнала. В качестве регистрирующего устройства использовать измерительный механизм магнитоэлектрической системы.

Выполните задание и найдите ответы на следующие вопросы

7.1. Какие методы измерения перемещений целесообразно использовать при высокой температуре окружающей среды?

7.2. Можно ли применять в рассматриваемом случае оптоэлектронные датчики перемещений?

7.3. Какие из датчиков перемещений в указанных диапазонах работают надежно при температурах 250°С и выше?

7.4. С помощью какого конструктивного приема (приемов) нелинейную статическую характеристику индуктивных датчиков делают линейной?

7.5. Почему при создании точных измерительных устройств с индуктивными датчиками перемещений используют дифференциальные конструкции?

7.6. Нарисуйте измерительные цепи, в состав которых можно включить дифференциальный индуктивный датчик.

7.7. От какого источника энергии можно питать измерительную цепь датчика и нужно ли стабилизировать амплитуду, форму и частоту источников энергии?

7.8. Как увеличить выходной сигнал датчика перемещений?

7.9. Каким образом обеспечить постоянность коэффициента усиления электронного усилителя?

7.10. С помощью каких интегральных схем можно выполнить усилитель сигналов датчика. Нарисуйте укрупненную схему усилителя с коэффициентом усиления несколько тысяч.

7.11. Как можно уменьшить влияние внешних наводок, если измерительная схема датчика питается электрической энергией одной определенной частоты?

7.12. Как можно преобразовывать переменное напряжение, пропорциональное перемещению, в постоянный сигнал? Нарисуйте схему детектора, который примените при построении аппаратуры.

7.13. Как осуществляется расширение пределов измерения магнитоэлектрического вольтметра с заданным номинальным током?

7.14. Предложите конструкцию датчика перемещения и структурную схему устройства.

Рекомендуемая Литература [17, 23, 24]

ВАРИАНТ № 8

Электрический сигнал, характеризующий параметры технологического процесса, представляет собой ЭДС постоянного тока, которая может изменяться от нуля до 15 мВ. Источник ЭДС имеет большое внутреннее сопротивление (R₁ = 1 кОм). Предложите структурную схему измерительного усилителя, который позволит получить приведенный температурный дрейф нуля менее мкВ/град. Выходное сопротивление должно быть минимально достижимым.

Выполните задание и найдите ответы на следующие вопросы

8.1 Какая группа микросхем используется для усиления электрических сигналов постоянного тока?

8.2. Что понимается под напряжением смещения нуля операционных усилителей?

8.3. Для чего используются усилители постоянного тока типа МДМ и чем они отличаются от усилителей с непосредственными связями?

8.4. Какая из широко распространенных микросхем ОУ имеет структуру МДМ?

8.5. Каким образом входное сопротивление усилителя можно существенно увеличить?

8.6. Как получить стабильный коэффициент усиления усилителя при температурных и временных изменениях параметров входящих в него микросхем?

8.7. Как можно уменьшить выходное сопротивление усилителя?

8.8. Зачем на входе усилителей медленно изменяющихся сигналов устанавливаются фильтры низких частот?

8.9. Если коэффициент усиления серийной микросхемы УПТ МДМ равен 10, то как увеличить общий коэффициент усиления усилителя?

8.10. Зачем на выходе УПТ МДМ устанавливают фильтр низких частот?

8.11. Требуется ли стабилизировать напряжения питания УПТ с непосредственными связями между каскадами и если требуется, то почему?

8.12. Как выбрать минимальную частоту работы модулятора при известной максимальной частоте входного сигнала?

8.13. Какой порядок максимальной частоты усиления УПТ МДМ?

8.14. Что такое температурный дрейф нуля и почему его значение меньше в усилителях типа МДМ?

8.15. Что такое временной дрейф нуля и вследствие каких причин он появляется у усилителей?

8.16. Каким уравнением характеризуется коэффициент усиления усилителя, охваченного цепью обратной связи с коэффициентом ОС, равным γ?

8.17. Нарисуйте структурную схему усилителя, обеспечивающего выполнение задания.

Рекомендуемая Литература [17, 25, 26]

ВАРИАНТ № 9