Введение. Цель работы : оз­на­ко­мить­ся с воз­мож­но­стя­ми и на­зна­че­ни­ем элек­трон­но­го ос­цил­ло­гра­фа

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА

Цель работы: оз­на­ко­мить­ся с воз­мож­но­стя­ми и на­зна­че­ни­ем элек­трон­но­го ос­цил­ло­гра­фа, ис­сле­до­вать чув­ст­ви­тель­ность го­ри­зон­таль­но­го и вер­ти­каль­но­го вво­дов ос­цил­ло­гра­фа, про­вес­ти на­блю­де­ние си­ну­сои­даль­но­го сиг­на­ла, по­лу­чить фи­гу­ры Лис­са­жу и оп­ре­де­лить час­то­ту сиг­на­ла по фи­гу­рам Лис­са­жу, оп­ре­де­лить дли­тель­ность сиг­на­ла.

Обо­ру­до­ва­ние: элек­трон­ный ос­цил­ло­граф, ге­не­ра­тор си­ну­сои­даль­ных сиг­на­лов (ГЗ-34), уни­вер­саль­ное пи­таю­щее уст­рой­ст­во, элек­трон­ный вольт­метр, пе­чат­ные пла­ты для ис­сле­до­ва­ния чув­ст­ви­тель­но­сти пла­стин и на­блю­де­ния фи­гур

Ос­цил­ло­граф ис­поль­зу­ет­ся для на­блю­де­ния и ис­сле­до­ва­ния пе­ре­мен­ных элек­три­че­ских сиг­на­лов и яв­ля­ет­ся од­ним из важ­ней­ших ис­сле­до­ва­тель­ских при­бо­ров.

Рис. 17.

Ба­зо­вым ра­бо­чим эле­мен­том ос­цил­ло­гра­фа яв­ля­ет­ся элек­трон­но-лу­че­вая труб­ка (рис. 17).

В ра­бо­те элек­трон­но-лу­че­вой труб­ки ис­поль­зу­ет­ся яв­ле­ние тер­мо­элек­трон­ной эмис­сии. На­гре­ва­тель, ка­тод, фо­ку­си­рую­щий элек­трод и анод, вхо­дя­щий в со­став так на­зы­вае­мой "элек­трон­ной пуш­ки", соз­да­ют в элек­трон­но-лу­че­вой труб­ке элек­трон­ный луч. На пу­ти лу­ча к флюо­рес­ци­рующе­му эк­ра­ну рас­по­ло­же­на сис­те­ма от­кло­не­ния его по го­ри­зон­та­ли и вер­ти­ка­ли. В уст­рой­ст­ве труб­ки, изо­бра­жен­ной на рис. 17, та­кую сис­те­му об­ра­зу­ют пла­сти­ны го­ри­зон­таль­но­го и вер­ти­каль­но­го от­кло­не­ния элек­трон­но­го лу­ча. Су­ще­ст­ву­ют труб­ки с элек­тро­маг­нит­ным от­кло­не­ни­ем и управ­ле­ни­ем элек­трон­ным лу­чом.

Эк­ран труб­ки по­кры­ва­ет­ся ве­ще­ст­вом, флюо­рес­ци­рую­щим под­ дей­ст­ви­ем элек­трон­но­го лу­ча. При пра­виль­но по­доб­ран­ном на­пря­же­нии на ка­то­де, аноде и фо­ку­си­рую­щем элек­тро­де элек­трон­ный луч соз­да­ет на эк­ра­не све­тя­щее­ся пят­но до 1 мм в диа­мет­ре. Ре­гу­ли­ров­ка раз­ме­ров пят­на, а так­же его яр­ко­сти осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ре­гу­ля­то­ра­ми "фо­ку­си­ров­ка" и "яр­кость". По­ло­же­ние пят­на на эк­ра­не кон­тро­ли­ру­ет­ся с по­мо­щью ре­гу­ля­то­ров "сме­ще­нин X и Y".

Чув­ст­ви­тель­ность ос­цил­ло­гра­фа по вер­ти­ка­ли вы­ра­жа­ет­ся урав­не­ни­ем:

где L (+-) - сме­ще­ние пят­на по вер­ти­ка­ли, ес­ли на вхо­де "Y" по­да­но на­пря­же­ние U (+-).

Если на вход "Y" подается переменное напряжение (например,
, пят­но со­вер­ша­ет гар­мо­ни­че­ское ко­ле­ба­ние. При дос­та­точ­но боль­шой час­то­те n на эк­ра­не на­блю­да­ет­ся све­тя­щая­ся ли­ния. Ее дли­на L _» оп­ре­де­ля­ет­ся двой­ной ам­пли­ту­дой при­ло­жен­но­го на­пря­же­ния U _». При этом чув­ст­ви­тель­ность вер­ти­каль­но­го вхо­да оп­ре­де­ля­ет­ся фор­му­лой:

, (2)
где U _эфф - дей­ст­вую­щее эф­фек­тив­ное зна­че­ние си­ну­сои­даль­но­го на­пря­же­ния.

Элек­трон­но-лу­че­вая труб­ка яв­ля­ет­ся прак­ти­че­ски без­инер­ци­он­ным элек­три­че­ским при­бо­ром. Она да­ет воз­мож­ность ис­поль­зо­вать ос­цил­ло­граф для на­блю­де­ния пе­ре­мен­ных элек­три­че­ских сиг­на­лов. Рас­смот­рим, как это де­ла­ет­ся. Пусть на пла­сти­ны вер­ти­каль­но­го от­кло­не­ния (на вход "Y") по­да­ет­ся си­ну­сои­даль­ное на­пря­же­ние и од­но­вре­мен­но на пла­сти­ны го­ри­зон­таль­но­го от­кло­не­ния по­да­ет­ся пи­ло­об­раз­ное на­пря­же­ние так, как это по­ка­за­но на рис. 18.

Рис. 18.

При по­сто­ян­но воз­рас­таю­щем на­пря­же­нии U _x элек­трон­ный луч со­вер­ша­ет дви­же­ние сле­ва на­пра­во с не­ко­то­рой по­сто­ян­ной ско­ро­стью, оп­ре­де­ляе­мой час­то­той ге­не­ра­то­ра раз­верт­ки. За­тем, ко­гда U _x бы­ст­ро умень­ша­ет­ся(за t=10^-9 c), электронный луч практически возвращается справа налево. Через про­ме­жут­ки вре­ме­ни, рав­ные пе­рио­ду пи­ло­об­раз­но­го на­пря­же­ния , дви­же­ние электрон­но­го лу­ча по­вто­ря­ет­ся. Од­но­вре­мен­но пят­но пе­ре­ме­ща­ет­ся в вер­ти­каль­ном на­прав­ле­нии под дей­ст­ви­ем си­ну­сои­даль­но­го на­пря­же­ния. В ито­ге тра­ек­то­рия лу­ча ока­зы­ва­ет­ся очень слож­ной, и на эк­ра­не на­блю­да­ет­ся ме­няю­щая­ся кар­ти­на. Но в слу­чае, ко­гда пе­ри­од на­пря­же­ния раз­верт­ки ("пи­лы") T_x ра­вен це­ло­му крат­но­му пе­рои­да ис­сле­дуе­мо­го на­пря­же­ния T_y (в данном слу­чае си­ну­сои­ды), т.е.

, (3)
кар­ти­на на эк­ра­не ока­жет­ся не­под­виж­ной. Для по­лу­че­ния не­под­виж­ной кар­ти­ны на эк­ра­не ос­цил­ло­гра­фа ис­поль­зу­ет­ся спе­ци­аль­ный сиг­нал син­хро­ни­за­ции, вы­ра­ба­ты­вае­мый спе­ци­аль­ным уст­рой­ст­вом внут­ри ос­цил­ло­гра­фа или по­да­вае­мый из­вне.

Дата добавления: 2015-06-04