Автор: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2012 в 11:40, лабораторная работа
Цель работы: Ознакомится с методом измерения фазового сдвига в реактивных цепях с помощью осциллографа. Построение ФЧХ и АЧХ цепи.
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра
Автоматики
Лабораторная
работа
Тема: Измерение
фазового сдвига
Выполнил: Удинский А.И.
Проверила:
Ярушина С.В
Миасс 2008
Цель работы: Ознакомится с методом
измерения фазового сдвига в реактивных
цепях с помощью осциллографа. Построение
ФЧХ и АЧХ цепи.
Оборудование:
- осциллограф С1-65;
- генератор ГЗ-111;
- магазин емкостей;
-
магазин сопротивлений.
Методы и средства измерений фазового сдвига между входным и выходным сигналом.
1. С помощью одно- или двух- лучевого осциллографа (косвенный метод).
2.
С помощью фазометра (прямой
метод).
Исследовать ФЧХ данной схемы.
Для исследования фазового сдвига в простейшей цепи, изображенной на рисунке 1, собрать цепь изображенную на рисунке 1.
Рисунок
1
Провести измерения. Результаты измерений занести в таблицу 1 .
При исследовании фазового сдвига с помощью одно-лучевого осциллографа пользуются фигурами Лиссажу. На вход «Y» подают сигнал с выхода исследуемой цепи, а на вход «X» подают сигнал с входа исследуемой цепи, т.е. с генератора. В результате на экране осциллографа получается эллипс. На рисунке 2 приведен пример фигуры Лиссажу.
Рисунок 2
Таблица 1
| f, КГц | 2X | 2A | ц(измер.), град |
| 0.2 | 1.8 | 9.5 | 10.92 |
| 0.3 | 1.2 | 9.4 | 7.34 |
| 0.5 | 1.1 | 9.3 | 6.79 |
| 1 | 1 | 9.3 | 6.17 |
| 2 | 1.1 | 9.4 | 6.72 |
| 5 | 1 | 9.3 | 6.17 |
| 10 | 1 | 9.2 | 6.24 |
| 20 | 0.9 | 8.9 | 5.8 |
| 50 | 0.8 | 7.6 | 6 |
| 100 | 0.6 | 6.8 | 5 |
| 200 | 0.3 | 6.2 | 2.77 |
Исходя из получившегося эллипса угол сдвига фаз рассчитывается следующим образом.
Рассчитать
угол сдвига фаз в исследуемой
схеме, результаты расчетов занесены в
таблицу 2 .
Таблица 2
| f, КГц | С, мкФ | XC, Ом | R, Ом | ц(расч.), град |
| 0.2 | 5*10-1 | 1592.36 | 600 | 69.39 |
| 0.3 | 5*10-1 | 1061.57 | 600 | 60.55 |
| 0.5 | 5*10-1 | 636.94 | 600 | 46.73 |
| 1 | 5*10-1 | 318.47 | 600 | 27.97 |
| 2 | 5*10-1 | 159.23 | 600 | 14.87 |
| 5 | 5*10-1 | 63.7 | 600 | 6 |
| 10 | 5*10-1 | 31.84 | 600 | 3 |
| 20 | 5*10-1 | 15.92 | 600 | 1.52 |
| 50 | 5*10-1 | 6.37 | 600 | 0.6 |
| 100 | 5*10-1 | 3.18 | 600 | 0.3 |
| 200 | 5*10-1 | 1.59 | 600 | 0.15 |
, где
щ – круговая частота;
f – линейная частота.
Сопротивление конденсатора (XC) рассчитывается по формуле:
ФЧХ данной схемы приведена на рисунке 3:
Рисунок
3
Исследуем АЧХ данной схемы.
Для исследования АЧХ отключить вход «X» осциллографа и получить схему изображенную на рисунке 4.
Рисунок
4
Провезти
измерения. Результаты измерений занести
в таблицу 3 .
Таблица 3
| f, Гц | Размах, дел | Амплитуда, дел | Цена дел., В/дел. | Um(Изм.), В |
| 200 | 3.6 | 1.8 | 1 | 1.8 |
| 300 | 4.3 | 2.15 | 1 | 2.15 |
| 500 | 5.4 | 2.7 | 1 | 2.7 |
| 700 | 5.6 | 2.8 | 1 | 2.8 |
| 1000 | 5.9 | 2.95 | 1 | 2.95 |
| 1500 | 6 | 3 | 1 | 3 |
| 2000 | 6.1 | 3.05 | 1 | 3.05 |
| 3000 | 6.6 | 3.3 | 1 | 3.3 |
Расчетные данные для схемы на рисунке 4, приведены в таблице 4.
Um._ген.=5 В;
Таблица 4
| f, Гц | C, мкФ | XC, Ом | R,Ом | Z, Ом | Um(Расч.), В |
| 200 | 0.5 | 1591.55 | 600 | 2191.55 | 1.37 |
| 300 | 0.5 | 1061 | 600 | 1661 | 1.8 |
| 500 | 0.5 | 636.6 | 600 | 1236.6 | 2.42 |
| 700 | 0.5 | 454.7 | 600 | 1054.7 | 2.84 |
| 1000 | 0.5 | 318.3 | 600 | 918.3 | 3.26 |
| 1500 | 0.5 | 212.2 | 600 | 812.2 | 3.69 |
| 2000 | 0.5 | 159.15 | 600 | 759.15 | 3.95 |
| 3000 | 0.5 | 106.1 | 600 | 706.1 | 4.25 |
АЧХ данной схемы приведена на рисунке 5.
Рисунок
5
Вывод: Ознакомился с методом измерения фазового сдвига в реактивных цепях с помощью осциллографа. Построил ФЧХ и АЧХ цепи.