Применение осциллографа как устройства сравнения

Подготовить схему для измерения неизвестной частоты гармонического сигнала по фигурам Лиссажу. На вход Х осциллографа подать сигнал с встроенного генератора, на вход У – с генератора Г6-43. Осциллограф включить в режим Х/У. Получить и зарисовать осциллограммы при отношениях частот: 1; 2; 3; ½; 1/3. Сделать выводы по точности измерений.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

- название и цель работы;

- номера и наименования пунктов задания;

- схемы соединений приборов;

- таблицы с результатами измерений и вычислений;

- графики эпюр напряжений;

- выводы по пунктам задания и по работе в целом.

Для защиты работы знать:

Правила пользования универсального одноканального и двухканального осциллографов.

Методики измерения амплитудных и временных параметров сигналов.

Методику обработки данных при многократных наблюдениях.

Методику аппроксимации данных по методу наименьших квадратов.

Методику измерений по фигурам Лиссажу.

Таблица П.1. Предельные значения коэффициента t_Г

Число наблюдений n	Предельное значение tГ при уровне значимости q	Число наблюдений n	Предельное значение tГ при уровне значимости q
0.100	0.075	0.050	0.025	0.100	0.075	0.050	0.025
	1,15	1,15	1,15	1,15		2,13	2,20	2,29	2,41
	1,42	1,44	1,46	1,48		2,17	2,24	2,33	2,47
	1,60	1,64	1,67	1,72		2,21	2,28	2,37	2,50
	1,73	1,77	1,82	1,89		2,25	2,32	2,41	2,55
	1,83	1,88	1,94	2,02		2,28	2,35	2,44	2,58
	1,91	1,96	2,03	2,13		2,31	2,38	2,48	2,62
	1,98	2,04	2,11	2,21		2,34	2,41	2,50	2,66
	2,03	2,10	2,18	2,29		2,36	2,44	2,53	2,68
	2,09	2,14	2,23	2,36		2,38	2,46	2,56	2,71

Таблица П.2.Квантили распределения (статистикаd)

Число Наблюдений n	q1 =0,02	q1 = 0,1
dmin	dmax	dmin	dmax
	0,683	0,914	0,724	0,888
	0,695	0,900	0,730	0,877
	0,704	0,890	0,736	0,869
	0,711	0,883	0,740	0,863
	0,717	0,877	0,744	0,858
	0,722	0,872	0,747	0,854
	0,726	0,868	0,750	0,850
	0,730	0,856	0,752	0,848

Таблица П.3. Значения Р для вычисления Z_Р/2

n	m	q1
0,01	0,02	0,05
		0,98	0,98	0,96
11…14		0,99	0,98	0,97
15…20		0,99	0,99	0,98
21…22		0,98	0,97	0,96
		0,98	0,98	0,96
24…27		0,98	0,98	0,97
28…32		0,99	0,98	0,97
33…35		0,99	0,98	0,98
36…49		0,99	0,99	0,98

Таблица П.4. Значения функции Лапласа Ф(z)

z
2,0	0,4773	0,4778	0,4783	0,4788	0,4793	0,4798	0,4803	0,4808	0,4812	0,4817
2,1	0,4821	0,4826	0,4830	0,4834	0,4838	0,4842	0,4846	0,4850	0,4854	0,4857
2,2	0,4861	0,4865	0,4868	0,4871	0,4875	0,4878	0,4881	0,4884	0,4887	0,4889
2,3	0,4893	0,4896	0,4898	0,4901	0,4904	0,4906	0,4909	0,4911	0,4913	0,4916
2,4	0,4918	0,4920	0,4922	0,4925	0,4927	0,4929	0,4931	0,4932	0,4934	0,4936
2,5	0,4938	0,4940	0,4941	0,4943	0,4945	0,4946	0,4948	0,4949	0,4951	0,4952
2,6	0,4953	0,4955	0,4956	0,4957	0,4959	0,4960	0,4961	0,4962	0,4963	0,4964
2,7	0,4965	0,4966	0,4967	0,4968	0,4969	0,4970	0,4971	0,4972	0,4973	0,4974
2,8	0,4974	0,4975	0,4976	0,4977	0,4977	0,4978	0,4979	0,4980	0,4980	0,4981
2,9	0,4981	0,4982	0,4983	0,4983	0,4984	0,4984	0,4985	0,4985	0,4986	0,4986

Таблица П.5. Коэффициенты Стьюдента

n	РД =0,5	РД =0,6	РД =0,7	РД =0,8	РД =0,9	РД =0,95	РД =0,98	РД =0,99
	1,00	1,38	1,96	3,08	6,31	12,71	31,82	63,66
	0,82	1,06	1,34	1,89	2,92	4,30	6,97	9,93
	0,77	0,98	1,25	1,64	2,35	3,18	4,54	5,84
	0,74	0,94	1,19	1,53	2,13	2,78	3,75	4,60
	0,73	0,92	1,16	1,48	2,02	2,62	3,37	4,03
	0,72	0,91	1,13	1,44	1,94	2,45	3,14	3,71
	0,71	0,90	1,12	1,42	1,90	2,37	3,00	3,50
	0,71	0,89	1,11	1,40	1,86	2,31	2,90	3,36
	0,70	0,88	1,10	1,38	1,83	2,26	2,82	3,25
	0,69	0,87	1,07	1,34	1,75	2,13	2,60	2,95
	0,69	0,86	1,06	1,32	1,71	2,06	2,49	2,80

Таблица П.6. Значения интеграла вероятностей

0,00	0,000	0,7	0,516	1,4	0,839	2,25	0,976
0,1	0,080	0,8	0,576	1,5	0,866	2,50	0,988
0,2	0,159	0,9	0,632	1,6	0,890	2,75	0,9940
0,3	0,236	1.0	0,683	1,7	0,911	3,00	0,9973
0,4	0,311	1,1	0,729	1,8	0,928	3,30	0,9990
0,5	0,383	1,2	0,770	1,9	0,943	3,50	0,9995
0,6	0,452	1,3	0,806	2,0	0,955	4.00	0,9999

Приложение П.7.

Перед началом измерений следует выравнять амплитуды отображаемых сигналов, для чего последовательно выключают один из каналов и ручкой регулировка усиления второго канала добиваются равенства амплитуд.

На экране осциллографа формируется эллипс, анализ которого позволяет определить разность фаз в радианах (рис.13.1, б)

Второй вариант – следует найти размеры большой В и малой А оси эллипса и определить . Метод эллипса имеет неоднозначность измерения в пределах 0 …90⁰ и 270 …360⁰, а также 90…180⁰ и 180…270⁰, когда вид и ориентация эллипса совпадают, и невозможно определить какой четверти соответствует измеряемая разность фаз. Для устранения неоднозначности измерения на сигнал на вход канала У подают через фазовращатель с фиксированным набегом фаз 90⁰. По поведению эллипса можно принять правильное решение.

Погрешность измерения фазового сдвига методом эллипса составляет 2…5⁰ и зависит от точности измерения соответствующих отрезков, размеров осциллограммы и точности фокусировки развертывающего луча. Ошибка тем больше, чем ближе фазовый сдвиг к нулю или 90⁰.

Возможна также систематическая ошибка, связанная с различным фазовым набегом вносимым каналом У и каналом Х. Для ее устранения осциллограф предварительно калибруют, подавая один и тот же сигнал в канал У напрямую, а в канал Х – через регулируемый фазовращатель. Изменяя настройку фазовращателя следует добиться на экране наклонной (под углом 45⁰) прямой линии, а затем не меняя настройку проводить измерения.