Работа с программой « spectralab»

1.После загрузки программы «SpectraLab» и появления окна (рис. 4.1) щелкнуть кнопку «View», после чего под ней выбрать режимы «Time series» и «Spectrum» (одновременно).

2.Щелкнуть кнопку «OPTIONS» и выбрать «Time series». Появится (рис.4.2) для воспроизведения осциллограммы.

Рис. 4.1

Рис. 4.2. Начальные установки

В этом окне снова щелкнуть кнопки «OPTIONS» и «Time series». Появится окно «Time series D O», в котором надо произвести начальные установки программы, указанные на рисунке.

Рис. 4.3

3.Закрыть два последних окна и снова последовательно щелкнуть «OPTIONS» и «Spectpum». Появится окно для воспроизведения спектра. В этом окне щелкните «Options», открыв вспомогательное окно для начальных установок по образцу, показанному на рис.4.3.

4. Закройте два последних окна, после чего можно работать с программой. Удостоверьтесь только, что в окне «Avg» установлено «Infinitive», а в иконке Peak Hold видна «птичка».

Далее кабель входа «У» осциллографа подключается к переходнику звуковой карты компьютера и получаются результаты спектрального анализа при напряжениях на входе модуля ФПЭ-7М 50, 125, 150 и 180 В.

Обработка результатов спектрального анализа

Программа «Spectralab» позволяет, получив изображение спектра сигнала и совместив курсор (крестик) с концом спектральной линии, щелкнуть правой кнопкой мыши и отсчитать частоту гармоники и ее уровень относительно уровня сигнала в децибелах.

Работа №5

ОЦЕНКА ЗНАЧЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

Идея эксперимента основана на следующих положениях:

- магнитное поле, создаваемое постоянным током в соленоиде, достаточно однородно вблизи его оси;

- вакуумный диод, имеющий соосные катод и анод и помещенный своей осью вдоль оси соленоида, имеет ломаную вольт-амперную характеристику (ВАХ), определяемую формой траектории электронов в межэлектродном промежутке;

- точка излома ВАХ однозначно связана с величиной магнитной индукции, при которой самые медленные электроны перестают попадать на анод, и может быть использована для целей измерения.

Общий вид установки

Данный эксперимент производится на функциональном модуле ФПЭ-03, а его питание осуществляется от типового источника питания ИП. Структура установки показана на рис. 5.1.

Соленоид представляет собой многослойную катушку медного провода с лаковой изоляцией, намотанную на пустотелый диэлектрический каркас, внутрь которого вставлен вакуумный диод на соединительной панельке. Соединительные провода от электродов диода и от катушки выведены на штепсельный разъем, размещенный на задней стенке модуля. По этим проводам подводятся:

- напряжение накала катода (2,5...4,5 В);

- анодное напряжение ( 10…120 В);

- напряжение питания соленоида (5…25 В).

Вакуумный диод типа 1Ц21П имеет следующие параметры:

Внутренний диаметр анода D 8 мм.

Внешний диаметр катода d 0,6 мм.

Известно, что на движущийся в скрещенных электрическом и магнитном полях электрон действует сила Лоренца

где е – заряд электрона, V – скорость движения и В – магнитная индукция в зоне электронного потока.

Направление этой силы перпендикулярно векторам обоих полей, что заставляет электроны описывать круговые траектории. При этом соблюдается следующее уравнение движения:

где - масса электрона, R – радиус кривизны траектории. Величина скорости определяется напряжением анода и находится из соотношения: . Используя записанные формулы, получаем:

Если радиус кривизны будет меньше половины расстояния между анодом и катодом, электроны в идеальном случае не попадут на анод, а будут находиться в межэлектродном промежутке. Таким образом, определив, при каком значении анодного напряжения происходит падение анодного тока диода, можно оценить величину магнитной индукции: . Эта формула является рабочей.

Вывод данной формулы является упрощенным. Для строгого решения необходимо учесть, что электрическое поле межэлектродного промежутка искажает круговую траекторию движения электрона в магнитном поле. Решение уравнения движения в этом случае будет сложнее, однако, не внесет существенных изменений в количественные оценки.

Эксперимент

Задачей данного эксперимента является установление зависимости магнитной индукции в осевой зоне соленоида от намагничивающего тока. Для этого при каждом значении тока снимается график зависимости анодного тока от анодного напряжения и по нему определяется среднее значение потенциала анода, при котором происходит резкое изменение тока . Пользуясь рабочей формулой, находится значение индукции В для данного намагничивающего тока. Полученные результаты сводятся в таблицу и переносятся на график в осях (В,I). Дается объяснение полученной экспериментальной зависимости на основе базовых теоретических положений.

Работа №6