авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

-- [ Страница 2 ] --

При работе ЭЛТ катод находится в накаленном состоянии.

Вследствие термоэлектронной эмиссии вблизи торцевой поверхности катода образуется облако вышедших из катода электронов с низкой кинетической энергией. Чтобы уменьшить работу выхода и снизить температуру накала, на торцевую поверхность катода наносят оксид ный слой.

Часть излученных катодом электронов проходит через модуля тор. Модулятор выполнен в виде металлического цилиндра, окру жающего катод. На торце цилиндра помещена диафрагма (шайба), ко торая поглощает электроны, отклоняющиеся от оси ЭЛТ на большие углы.

Разность потенциалов между модулятором и катодом всегда от рицательна. Изменением потенциала модулятора регулируют плот ность электронов в пучке и тем самым настраивают яркость изобра жения на экране. С помощью модулятора также проводят предвари тельную фокусировку электронного пучка.

Окончательную фокусировку пучка производят в электрическом поле между первым и вторым анодами. Фокусировку регулируют пу тем изменения потенциала первого анода. Поэтому первый анод на зывают также фокусирующим анодом. Первый анод – это металличе ский цилиндр с двумя или тремя диафрагмами.

Необходимое ускорение электронов обеспечивают вторым ано дом, изменяя его потенциал. Разность потенциалов между вторым и первым анодами всегда положительна. Второй анод выполнен в виде двух электрически соединенных цилиндров: анода предварительного ускорения и ускоряющего анода. У каждого из них имеется по одной диафрагме. Разделение второго анода на две части позволяет резко снизить взаимное влияние регулировок фокусировки луча и яркости изображения на экране.

Таким образом, в ЭП из облака электронов с низкой кинетиче ской энергией, образовавшихся при термоэлектронной эмиссии из катода, при помощи ускорения и фокусировки формируется тонкий электронный луч. Полученный электронный луч далее попадает в от клоняющую систему.

Отклоняющая система Отклоняющая система обеспечивает движение луча в горизон тальном и вертикальном направлениях относительно оси ЭЛТ.

Отклоняющая система имеет две пары взаимно перпендикулярных пластин: одна пара горизонтально отклоняющих пластин (пластины X) и вторая пара вертикально отклоняющих пластин (пластины Y).



Величина отклонения луча от оси ЭЛТ пропорциональна разно сти потенциалов между парой пластин. Поскольку пара пластин явля ется однородным участком цепи, то напряжение между пластинами равно разности потенциалов. Поэтому с помощью осциллографа можно исследовать сигналы только в виде напряжения или разности потенциалов.

Электрические поля между отклоняющими пластинами могут на рушать фокусировку электронного луча, т. е. приводить к расфокуси ровке луча. Чтобы избежать этого, потенциалы каждой пары пластин должны быть всегда одинаковы по абсолютной величине и противо положны по знаку. Действительно, если потенциал верхней пластины Y равен y, то потенциал нижней пластины Y должен быть y, и на оборот. Аналогично потенциалы правой и левой пластин X должны составлять x и x. В этом случае при любых напряжениях, подан ных на пластины Y и X, потенциал оси ЭЛТ остается неизменным и фокусировка луча не нарушается.

Экран Пройдя отклоняющую систему, электронный луч попадает на внутреннюю поверхность экрана ЭЛТ. Внутренняя поверхность стек лянного экрана покрыта люминофором. Под действием падающих электронов происходит свечение люминофора, и на экране наблюда ется светящееся пятно (точка). Диаметр пятна, полученного от сфоку сированного луча, составляет 0,3–1 мм. Люминофор обладает также способностью светиться в течение некоторого промежутка времени после прекращения электронной бомбардировки. Такое явление на зывается послесвечением.

Электроны луча, падающие на экран, выбивают из люминофора вторичные электроны. Часть вторичных электронов попадает в про странство между экраном и отклоняющими пластинами. Другая часть «оседает» на люминофоре. В результате вблизи экрана и на самом эк ране накапливается отрицательный электрический заряд, который на рушает работу ЭЛТ.

Чтобы отвести отрицательный заряд с экрана, используют аква даг и тонкую металлическую пленку, которую наносят на люминофор со стороны луча.

Аквадаг – проводящий графитовый слой, который создают на внутренней расходящейся поверхности ЭЛТ. Аквадаг заземляют, электрически соединяют со вторым анодом и металлической пленкой на люминофоре.

Аквадаг «собирает» вторичные электроны, оказавшиеся в про странстве между экраном и отклоняющими пластинами. Также аква даг выполняет роль электростатического экрана и предохраняет элек тронный луч от воздействия внешних электрических полей.

Металлическая пленка на люминофоре служит для отведения из быточного отрицательного заряда от люминофора. Она используется так же, как: 1) радиатор (охладитель) – для уменьшения опасности прожигания люминофора, 2) устройство, позволяющее увеличить яр кость изображения на экране из-за отражения света от поверхности пленки, обращенной к люминофору.

Послеускорение электронов Поясним назначение третьего анода. Для этого на примере пла стин Y рассмотрим вертикальное смещение электронного луча отно сительно оси z ЭЛТ. Вертикальное смещение луча h относительно оси z возникает под действием электрического поля пластин Y (см. рис. 2.4).

Пусть l – длина пластин, а – расстояние между пластинами, L – расстояние от пластин до экрана, U 2 y – напряжение между пла стинами, равное разности потенциалов между ними.





Сделаем несколько допущений. Из всего луча выделим отдель ный электрон. Пусть ускоренный электрон движется вдоль оси z со скоростью v0. Тогда его кинетическая энергия Eк равна:

mv eU уск, (2.6) где U уск 2 а к – ускоряющее напряжение, равное разности потен циалов между вторым анодом и катодом, m и e – масса и заряд элек трона.

  y y h v z Экран -y a L l Рис. 2.4. Смещение h электронного луча под действием электрического поля пластин Y (v0 – начальная скорость электрона, движущегося по оси ЭЛТ, l – длина пластин, а – расстояние между пластинами, L – расстояние от пластин до экрана, y и -y – потенциалы верхней и нижней пластин соответственно) Пренебрежем искажениями электрического поля у краев пластин, т. е. будем считать поле между пластинами однородным. Положим также, что L l.

При указанных допущениях получим следующее выражение для вертикального смещения h луча от оси z:

Ul h L. (2.7) 2U уск a Выражение, аналогичное (2.7), с точностью до обозначений справед ливо также для величины горизонтального смещения луча под дейст вием электрического поля пластин X.

Одной из важнейших характеристик ЭЛТ является чувствитель ность SU к напряжению, поданному на пластины Y или X. Чувстви тельность SU равна отношению смещения луча h относительно оси ЭЛТ к напряжению U, приложенному к пластинам Y или X. Согласно выражению (2.7):

h 1l SU L. (2.8) U 2U уск a Из соотношения (2.8) следует, что чувствительность SU зависит от ускоряющего напряжения и геометрических размеров пластин. Чем меньше расстояние между пластинами a и больше длина пластин l, тем больше SU. Однако при малых а и больших l из-за большого от клонения от оси z электроны будут попадать на края пластин. Поэто му в ЭЛТ отклоняющие пластины устанавливают не параллельно друг к другу, а под некоторым углом.

Для ЭЛТ с конкретными геометрическими размерами ее элемен тов чувствительность SU зависит только от ускоряющего напряжения U уск. Чем меньше U уск, тем больше SU, и наоборот. Снижение U уск приводит к уменьшению кинетической энергии электронов и, следо вательно, к уменьшению яркости изображения.

Чем быстрее движется луч по экрану, тем меньше яркость види мой линии. Поэтому большая яркость изображения необходима для регистрации быстропеременных процессов. Для увеличения яркости изображения при незначительном снижении чувствительности при меняют послеускорение электронного пучка.

Послеускорение пучка – ускорение электронов после их отклоне ния пластинами Y и X. Для этой цели в пространстве между откло няющими пластинами и экраном помещается третий анод. Третий анод выполнен в виде расходящегося кольца из проводящего мате риала. Разность потенциалов между третьим и вторым анодами всегда положительна.

Схема управления лучом Схема управления лучом предназначена для контроля яркости, фокусировки и положения луча на экране ЭЛТ. На передней панели осциллографа имеются соответствующие элементы управления: руч ки подвижных контактов переменных резисторов.

Ручкой «яркость» изменяют потенциал модулятора относительно неизменного потенциала катода. С помощью нее можно изменять яр кость изображения.

Ручка «фокус» служит для изменения потенциала первого анода относительно потенциала катода. С ее помощью обеспечивается фо кусировка электронного луча, необходимая для визуального воспри ятия изображения на экране. Различимая на экране точка должна иметь наименьший диаметр. Различимая на экране линия должна иметь минимальную толщину.

Ручкой «вертикально» устанавливают начальную постоянную разность потенциалов между пластинами Y. С помощью этой ручки можно перемещать изображение на экране по вертикали.

Ручка «горизонтально» служит для установки начальной посто янной разности потенциалов между пластинами X. С ее помощью можно перемещать изображение на экране по горизонтали.

2.4.2. Каналы Y, X и Z Канал вертикального отклонения Y предназначен для неискажен ной передачи исследуемого сигнала от источника до пластин Y ЭЛТ.

Под действием напряжения исследуемого сигнала луч на экране ЭЛТ движется вертикально. Если частота исследуемого сигнала сравни тельно низкая, то на экране можно наблюдать светящуюся точку, движущуюся по вертикали. Когда частота исследуемого сигнала сравнительно велика, то из-за инерционности человеческого глаза на экране ЭЛТ можно наблюдать светящийся вертикальный отрезок.

Длина отрезка равна размаху сигнала.

При передаче исследуемого сигнала в канале Y согласовывают вход осциллографа с выходом источника сигнала и усиливают иссле дуемый сигнал. Поэтому канал Y содержит (см. рис. 2.2) входное уст ройство (ВУ) и усилитель вертикального отклонения (УВО). Вход Y может быть как открытым, так и закрытым. Канал Y может состоять из нескольких каналов вертикального отклонения Y1, Y2, …, YN.

В этом случае на экране ЭЛТ могут быть получены изображения от нескольких сигналов, поступающих по каналам Y1, Y2, …, YN. Такой осциллограф называется многоканальным.

Канал горизонтального отклонения X предназначен для обеспе чения: 1) развертки, 2) синхронизации и 3) неискаженной передачи исследуемого сигнала от источника до пластин X ЭЛТ. Под действием напряжения, сформированного в канале X, луч на экране ЭЛТ дви жется по горизонтали. В состав канала X входят (см. рис. 2.2) пере ключатель входа, устройство синхронизации и запуска развертки, ге нератор развертки (ГР) и усилитель горизонтального отклонения (УГО).

Принцип отображения исследуемого сигнала на экране ЭЛТ за ключается в следующем. На пластины X ЭЛТ подается линейное пи лообразное напряжение (напряжение развертки), вызывающее гори зонтальное перемещение луча в одном направлении с постоянной скоростью. На пластины Y ЭЛТ подается напряжение исследуемого сигнала. Одновременное действие напряжения развертки и напряже ния исследуемого сигнала на электронный луч вызывает появление на экране ЭЛТ изображения, называемого осциллограммой исследуемого сигнала.

Канал управления яркостью Z предназначен для передачи с входа Z на управляющий электрод ЭЛТ сигналов, изменяющих яркость све чения луча. Использование канала Z позволяет получить осцилло грамму, вид которой зависит от соотношения частот исследуемого и опорного сигналов.

2.4.3. Калибраторы амплитуды и длительности Калибраторы амплитуды и длительности – это встроенные в осциллограф генераторы образцовых сигналов. Параметры образцо вых сигналов (амплитуда и период) известны с высокой точностью (указаны в паспорте осциллографа). Образцовые сигналы подают на вход Y осциллографа и используют для калибровки (настройки) кана лов Y и X.

Пример 2.2.

Настройка каналов Y и X с помощью образцового сигнала осуще ствляется следующим образом. Пусть образцовым сигналом является меандр с известными амплитудой U 0 и периодом T0.

Образцовый меандр подают на вход Y осциллографа и получают на экране осциллограмму меандра. Затем с помощью шкалы на экране осциллографа измеряют амплитуду U 0 x и период T0 x меандра. Если каналы Y и X настроены правильно, то U 0 x U 0, T0 x T0. (2.9) Если U 0 x U 0 и (или) T0 x T0, то осциллограмму меандра сжи мают/растягивают по вертикали и (или) горизонтали до тех пор, пока равенства (2.9) не будут выполняться.

С необходимостью подобных действий мы сталкивались в быту после покупки нового телевизора с ЭЛТ или его возврата из ремонта.

Как правило, изображение на экране телевизора при первом включе нии было неудовлетворительным: слишком растянутым или слишком сжатым. Путем корректировки растяжки изображения по вертикали и горизонтали мы добивались картинки, приемлемой для визуального восприятия.

Окончание Примера 2.2.

2.5. Виды осциллографических разверток Развертка во времени, или (кратко) развертка, – способ одно значного преобразования измеряемой ФВ в такую ФВ, изменения во времени которой можно наблюдать визуально по отклонению под вижного элемента на отсчетном устройстве.

2.5.1. Развертка колебаний маятника Рассмотрим колебания маятника – движения груза, подвешенно го на нити. Развертку углового отклонения маятника от вертикали можно осуществить так. К грузу следует прикрепить легкий волос, смоченный в чернилах. Под мятником расположить чистый лист бу маги так, чтобы при движении груза волос всегда касался листа (см.

рис. 2.5, а). Тогда угол отклонения маятника от вертикали однозначно преобразуется в смещение x груза с волосом. При такой развертке x(t) подвижный элемент – волос, отсчетное устройство – лист бумаги.

Если лист бумаги покоится, то при колебаниях маятника волос будет оставлять на бумаге след в виде отрезка, длина которого равна размаху колебаний (см. рис. 2.5, б). При движении листа бумаги с по стоянной скоростью v в направлении, перпендикулярном к плоскости колебаний маятника, волос прочертит на бумаге волнистую линию.

Так как движение листа бумаги равномерно и прямолинейно, то его перемещение s пропорционально промежутку времени движения t: s vt. Поэтому на листе вдоль направления скорости v можно отложить ось времени t в масштабе, зависящем от значения v. Часто говорят так: при развертке происходит «разворачивание» колебания во времени.

  Плоскость колебаний маятника x(t) s s s s s s s s Нить v= Груз v = v x(t) v = v x(t) t Волос Лист бумаги v v2 = 2v а б Рис. 2.5. а – развертка колебаний маятника, б – линии, оставляемые на листе бу маги волосом, при различных скоростях v движения листа (вид сверху) Действительно, проведем на листе бумаги шкалу в виде ряда рав ноудаленных друг от друга отрезков, перпендикулярных направле нию скорости v движения листа (см. рис. 2.5, б). Расстояние между отрезками равно s. Тогда если при v v1 за период колебаний маят ника T перемещение листа составляет 2s, то расстояние s соответ ствует промежутку времени T/2. Когда v v2 2v1, за промежуток времени T перемещение листа равно 4s. В этом случае расстояние s соответствует промежутку времени T/4.

Если при данном периоде колебаний маятника T скорость движе ния листа v сравнительно небольшая, то «горбы» и «впадины» волни стой линии, оставляемой волосом на листе, узкие и располагаются близко друг к другу. При увеличении скорости листа «горбы» и «впа дины» волнистой линии становятся шире и располагаются дальше друг от друга.

Таким образом, нанесенная на листе бумаги ось является шкалой промежутков времени. Чем меньше скорость движения бумажного листа, тем больше цена деления шкалы времени. И наоборот, чем больше скорость листа, тем меньше цена деления шкалы времени.

Пусть маятник не колеблется, а лист движется с постоянной ско ростью. Тогда волос будет оставлять след на бумаге в виде горизон тальной линии.

2.5.2. Осциллографические развертки В осциллографе развертка колебаний производится с помощью ЭЛТ, где исследуемое переменное напряжение преобразуется в пере мещение электронного луча. При такой развертке подвижный эле мент – луч, отклоняемый с помощью пластин Y и X, отсчетное уст ройство – экран.

Чтобы получить осциллографическую развертку, требуется по дать напряжение развертки на пластины Y и (или) X.

Напряжение развертки (НР) – напряжение, которое подается от дельно на пластины Y или X либо одновременно на пластины Y и X ЭЛТ и задает форму траектории движения и скорость перемещения луча на экране без исследуемого сигнала.

По форме траектории движения луча на экране ЭЛТ, которую за дает НР, осциллографические развертки подразделяют на линейные, эллиптические, круговые и спиральные развертки.

Линейная развертка – развертка, при которой НР подается на пластины Y и (или) X ЭЛТ без исследуемого сигнала и движущийся луч оставляет на экране след в виде горизонтальной, вертикальной или наклонной линий. Скорость движения луча задает скорость изме нения НР.

Эллиптическая развертка – развертка, которую получают на эк ране при подаче на пластины Y и X ЭЛТ двух гармонических НР од ной и той же частоты, но сдвинутых по фазе на 2. При этом след на экране ЭЛТ от движущегося луча представляет собой эллипс, оси ко торого совпадают с вертикалью и горизонталью. Соотношение осей эллипса зависит от соотношения амплитуд U1 и U2 гармонических НР, поданных на пластины Y и X.

Круговая развертка – это частный случай эллиптической раз вертки, когда соотношения между амплитудами U1 и U2 подобраны таким образом, чтобы отклонения луча по горизонтали и вертикали были равными. В этом случае движущийся луч без исследуемого сиг нала оставляет след на экране ЭЛТ в виде окружности.

Спиральная развертка – развертка, которую получают при пода че на пластины Y и X ЭЛТ двух НР, необходимых для получения кру говой развертки, но отличающихся тем, что амплитуды НР U1 и U изменяются со временем линейно. Тогда движущийся луч без иссле дуемого сигнала оставляет след на экране ЭЛТ в виде архимедовой спирали.

На практике в основном используется линейная горизонтальная развертка.

Линейная горизонтальная развертка – развертка, при которой НР подается на пластины X ЭЛТ и траектория движения луча на экране без исследуемого сигнала – горизонтальная линия. Линейные гори зонтальные развертки по форме НР подразделяют на линейную пило образную, экспоненциальную и синусоидальную развертки. В лабора торной работе применяют линейную пилообразную развертку.

2.5.3. Линейная пилообразная развертка Линейная пилообразная развертка (ЛПР) – линейная горизон тальная развертка, при которой под действием НР луч движется по экрану с постоянной скоростью.

Визуально траектория движения луча при ЛПР аналогична пря мой линии, которую оставляет волос на движущемся листе бумаги без колебаний маятника (см. подраздел 2.5.1).

График зависимости НР от времени, обеспечивающего ЛПР, представлен на рис. 2.6. Указанная зависимость напоминает зубья пи лы. Соответственно, такое напряжение называют напряжением пило образной формы, или (кратко) пилообразным напряжением.

  Uр Uрm Uр t Tп Tобр Tбл Tр Tр Рис. 2.6. Напряжение пилообразной формы Uр (Uр0, Uрm и Тр – начальный уро вень, размах и период, Tп, Tобр и Tбл – длительности прямого хода, обратного хода и блокировки, – угол наклона линии к горизонтали) Пилообразное НР Uр характеризуется начальным уровнем Uр0, размахом Uрm, углом, длительностями прямого хода Tп, обратного хода Tобр и блокировки Tбл. Значения Uр0 и Uрm задаются настройками осциллографа так, чтобы луч в начале прямого хода находился на эк ране в крайнем левом положении, а в конце прямого хода – в крайнем правом положении. За промежуток времени прямого хода Tп НР воз растает по линейному закону от значения Uр0 до Uрm. Угол (см.

рис. 2.6) – угол наклона линии прямого хода Uр(t) к оси времени t.

Луч на экране ЭЛТ за промежуток времени Tп совершает прямой ход: перемещается под действием НР слева направо по горизонтали.

Скорость движения луча по горизонтали во время прямого хода по стоянна, так как v пропорциональна тангенсу угла наклона :

v ~ tg const. Чем больше угол, тем больше скорость v движения луча и тем меньше длительность прямого хода Tп при установленных значениях Uр0 и Uрm.

В течение промежутка времени обратного хода луча Tобр пилооб разное напряжение резко уменьшается от значения Uрm до Uр0. Луч за этот промежуток времени совершает обратный ход: возвращается из крайнего правого положения в крайнее левое положение на экране. За промежуток времени блокировки Tбл затухают переходные процессы, а значение напряжения остается на уровне Uр0. Затем ход НР повторя ется вновь с периодом Т р Т п Т обр Т бл. Пилообразное НР формиру ется так, чтобы выполнялось неравенство: Т обр Т бл Т п.

Луч генерируется при прямом ходе и запирается на промежуток времени Т обр Т бл. Для гашения луча между катодом и модулятором ЭЛТ создается большая отрицательная разность потенциалов.

Обратный ход луча на экране мы не видим, и нам кажется, что светящаяся точка всегда движется по экрану с постоянной скоростью в одну сторону: слева направо. Если период повторения НР Т р 0,04 с, то из-за инерционности человеческого глаза и послесве чения изображение на экране ЭЛТ воспринимается как непрерывная горизонтальная линия.

В основном применяют два вида ЛПР: автоколебательную и ждущую развертки. В лабораторной работе используется автоколеба тельная развертка.

2.5.4. Автоколебательная развертка Автоколебательная развертка (АР) – ЛПР, при которой луч на экране ЭЛТ движется горизонтально при наличии и в отсутствии ис следуемого сигнала в канале Y. Поэтому АР называют также непре рывной периодической разверткой.

АР создается пилообразным НР от ГР, работающего в автоколе бательном режиме. В этом случае НР подается на пластины X ЭЛТ при наличии и без сигнала запуска, поступающего на вход ГР.

При АР без исследуемого сигнала изображение на экране пред ставляет собой светящуюся точку, движущуюся горизонтально с по стоянной скоростью слева направо, или горизонтальную линию. Вид изображения зависит от значения скорости луча.

АР применяется при исследовании периодических сигналов и импульсных сигналов с малой скважностью.

Скважность – безразмерная величина, равная отношению пе риода повторения импульсного сигнала Т к длительности одиночного импульса (см. рис. 2.7):

T. (2.10)  U t T Рис. 2.7. Импульсный сигнал (T – период сигнала, – длительность одиночного импульса) Исследование сигнала с помощью АР включает: распознавание формы сигнала и измерение его параметров. Чтобы провести иссле дование сигнала при АР, необходимо обеспечить неподвижность ос циллограммы сигнала. Для этого синхронизируют пилообразное НР и напряжение исследуемого сигнала: делают так, что период НР Тр ра вен или кратен периоду Тх исследуемого сигнала Uх:

Т р nТ х, n 1, 2, 3,.... (2.11) При n 1 часть Uх, соответствующая промежутку времени гаше ния луча Т обр Т бл, не воспроизводится. Обычно выбирают n 2, так как в этом случае пилообразное НР позволяет наблюдать полностью один период Uх. Использование n 3 приводит к ухудшению деталь ности осциллограммы. Если условие синхронизации не выполнено (n не целое число), на экране ЭЛТ наблюдается «бегущее» изображение, и проводить измерения невозможно.

Синхронизация обеспечивается с помощью устройства синхрони зации и может быть внутренней и внешней.

Внутренняя синхронизация – это синхронизация самим исследуе мым сигналом Uх, который подается из канала Y в устройство синхро низации, где из Uх формируются короткие однополярные импульсы (сигналы запуска) с периодом следования, кратным периоду Тх. Полу ченные импульсы поступают на вход ГР и управляют его запуском.

Внешняя синхронизация – это синхронизация, при которой сигна лы запуска подаются извне на вход Х. Внешние сигналы запуска так же должны быть синхронными с исследуемым сигналом.

Использование АР имеет два недостатка: 1) АР не позволяет на блюдать непериодические сигналы;

2) АР не дает возможность иссле довать импульсные сигналы с большой скважностью.

Действительно, в первом случае нарушается условие синхрони зации. Во втором случае, если выбрать период развертки Т р 2Т x, то из-за большой скважности ( Т x ) только малая часть периода НР Тр используется для отображения импульса. Большая часть Тр не ис пользуется, т. е. луч движется в основном по горизонтали. Масштаб осциллограммы получается мелким, и изображение импульса воспри нимается в виде узкого выброса со светящейся точкой на вершине.

Если Тр сравним по значению с длительностью импульса ( Т р ~ ), то масштаб оказывается крупным. При этом ухудшается де тальность осциллограммы, и за период сигнала Тx луч многократно проходит по горизонтали, тогда как по вертикали он отклонится толь ко один раз. Изображение горизонтальной линии будет значительно ярче изображения импульса, так что исследовать сигнал невозможно.

2.6. Универсальный осциллограф В лабораторной работе используется однолучевой универсаль ный осциллограф С1-77. С1-77 – это двухканальный осциллограф: ка нал Y состоит из двух каналов – канала I и канала II.

Универсальный осциллограф – осциллограф, в котором исследуе мый сигнал подается через канал Y на вертикально отклоняющую систему ЭЛТ, а горизонтальное отклонение луча осуществляется на пряжением ГР. Для расширения функциональных возможностей час то однолучевые универсальные осциллографы делают многоканаль ными.

Структурная схема однолучевого двухканального универсально го осциллографа представлена на рис. 2.8. Она содержит все основ ные элементы обобщенной структурной схемы электроннолучевого осциллографа (см. рис. 2.2): ЭЛТ со схемой управления лучом;

кана лы Y, X и Z;

калибраторы амплитуды и длительности. Рассмотрим не которые особенности этой схемы.

Канал Y имеет два канала, на входы Y1 и Y2 которых могут быть поданы исследуемые сигналы. Входные устройства ВУ1 и ВУ2 состо ят из входных цепей и аттенюаторов. Входные цепи обеспечивают коммутацию режима входов Y1 и Y2 (открытый или закрытый).

Посредством аттенюаторов изменяют значения коэффициентов от клонения kв (см. подразделы 2.6.1, 2.6.3).

Структурно УВО разбивается на предварительные УВО1, УВО и оконечный УВО, между которыми помещены электронный комму татор (ЭК) и линия задержки (ЛЗ). В предварительных УВО1 и УВО сосредоточены все необходимые регулировки, а на их выходах выра батываются сигналы, управляющие запуском ГР при внутренней син хронизации. ЛЗ обеспечивает неискаженное воспроизведение фронта импульса в режиме ждущей развертки. Величина времени задержки может составлять t з 0,12 0,25 мкс.

На выходе оконечного УВО усиленные входные сигналы преоб разуются в симметричные (противофазные) напряжения, подаваемые на пластины Y ЭЛТ. Симметричность напряжений – обязательное ус ловие получения высококачественных осциллограмм.

  Канал вертикального отклонения (канал Y) Вход Y1 Предварительный Оконечный ЭК ЛЗ ВУ УВО1 УВО ЭЛТ Вход Y2 Предварительный ВУ УВО Устройство Переключатель Вход X ГР УГО синхронизации и входа запуска развертки ЭП Канал горизонтального отклонения (канал X) Калибраторы Канал управления Вход Z Схема управления амплитуды и яркостью (канал Z) лучом длительности Рис. 2.8. Структурная схема двухканального универсального осциллографа В универсальных осциллографах имеется возможность отключе ния пластин Y ЭЛТ от выхода оконечного УВО так, что УВО может быть использован как самостоятельный усилитель, а исследуемый сигнал – подан прямо (без искажений в канале Y) на пластины Y ЭЛТ.

С помощью ЭК осуществляется поочередная подача исследуемых сигналов с входов Y1 и Y2 на пластины Y ЭЛТ и реализуются пять ти повых режимов работы двухканального осциллографа.

Режимы работы двухканального осциллографа:

1) одноканальный режим Y1 – режим, при котором на экране ЭЛТ наблюдается сигнал, поступающий только с входа Y1;

2) одноканальный режим Y2 – режим, при котором на экране ЭЛТ наблюдается сигнал, поступающий только с входа Y2;

3) режим алгебраического сложения ( Y 1 Y 2 ) – режим, при котором на экране ЭЛТ наблюдается сигнал, представляющий сумму или раз ность сигналов, поступающих с входов Y1 и Y2;

4) режим прерывания, или «прерывисто», – режим, при котором на экране ЭЛТ поочередно с частотой (0,5 1) МГц наблюдаются оба сигнала, поступающие с входов Y1 и Y2;

5) режим чередования каналов, или «поочередно», – режим, при ко тором на экране ЭЛТ поочередно с частотой НР наблюдаются оба сигнала, поступающие с входов Y1 и Y2.

В режиме «прерывисто» исследуются низкочастотные сигналы, в режиме «поочередно» – высокочастотные сигналы.

Канал X состоит из переключателя входа, устройства синхрони зации и запуска развертки (УСиЗР), ГР и УГО.

Переключатель входа позволяет: 1) выбрать вид синхронизации развертки осциллографа (внутренняя или внешняя), 2) подать внеш ний сигнал с входа X на вход УГО, который после усиления поступает на пластины X ЭЛТ (ГР при этом выключается), 3) осуществить пере ключение режима входа X (открытый и закрытый) и провести дис кретное изменение уровня входного сигнала.

УСиЗР предназначено для: 1) преобразования различных по ам плитуде и форме сигналов синхронизации или запуска в стандартные импульсы, воздействующие на ГР, 2) обеспечения выбора момента времени запуска развертки в соответствии с устанавливаемым уров нем исследуемого сигнала.

ГР формирует пилообразное НР.

УГО используют для: 1) усиления входных сигналов и их преоб разования в симметричные (противофазные) напряжения, подаваемые на пластины X ЭЛТ, 2) изменения значений коэффициента развертки kр (см. подразделы 2.6.2, 2.6.3).

Канал Z предназначен для воздействия на яркость свечения экра на ЭЛТ в течение интервала времени измерения (луч подсвечивается при прямом ходе на время Т п и гасится на время Т обр Т бл (см.

рис. 2.6)).

Калибраторы амплитуды и длительности являются встроенными мерами сигналов. С их помощью перед началом измерений устанав ливают нормированные значения kв и kр.

2.6.1. Основные параметры канала Y Канал Y можно представить четырехполюсником входными и выходными зажимами. Входные зажимы четырехполюсника являют ся одновременно входными зажимами осциллографа. Выходные за жимы подключены к входным зажимам пластин Y ЭЛТ.

При передаче через канал Y исследуемый сигнал искажается.

Чтобы искажения формы исследуемого сигнала были минимальными, требуется следить за выполнением определенных соотношений меж ду параметрами исследуемого сигнала и параметрами канала Y.

Основными параметрами канала Y являются: 1) чувствительность и коэффициент отклонения, 2) входные активное сопротивление Rвх и емкость Свх, 3) параметры амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и переходной характеристики.

Чувствительность – отношение величины размера видимого отклонения луча h к значению величины поданного на вход Y напря жения U, вызвавшего данное отклонение:

h KS U, (2.12) U U где K – коэффициент передачи канала Y, SU – чувствительность ЭЛТ к вертикальному отклонению луча (см. выражение (2.8)).

Коэффициент отклонения kв – величина, обратная чувствитель ности.

В состав ВУ канала Y входит аттенюатор (делитель напряжения), с помощью которого можно выставить то или иное значение kв.

На передней панели осциллографа находится соответствующая ручка переключателя. При заданных U и SU значения kв определяются зна чениями K, которые определяют из выражения:

K K ат K ост, (2.13) где Kат – коэффициент передачи аттенюатора, Kост – коэффициент передачи всех измерительных преобразователей, кроме аттенюатора, входящих в состав канала Y. При выбранном значении Kат на средних частотах полосы пропускания K ост const.

Простейший (двухзвенный) аттенюатор – четырехполюсник, включающий два резистора R1 и R2 и два конденсатора С1 и С2 (см.

рис. 2.9, а). Коэффициент передачи делителя U Z K ат 2, (2.14) U1 Z1 Z где Z1 R1 1 iR1C1, Z 2 R2 1 iR2C2. (2.15) Если R1C1 R2C2, то R2 C K ат, (2.16) R1 R2 C1 C т. е. Kат не зависит от частоты.

Аттенюатор канала Y включает несколько пар RC-звеньев. Значе ния постоянных времени R1C1 и R2C2 у всех подключаемых пар RC-звеньев делителя делают одинаковыми. Тем самым, значение Kат любой пары RC-звеньев постоянно в широком диапазоне частот.

Ср С   U1 U П R Вход Y С R а   g /g у gв /gу gсп /gу 0, 0,1 t н и б Рис. 2.9. а – двухзвенный аттенюатор (делитель напряжения), б – переходная характеристика g канала Y в относительных единицах (U1 и U2 – напряжения на входе и выходе аттенюатора, R1 и R2 – сопротив ления резисторов, C1, C2 и Cр – емкости конденсаторов;

gy – установившееся зна чение, gв – выброс относительно gy, gсп – неравномерность, и – длительность прямоугольного импульса, н – промежуток времени нарастания) Резисторы в аттенюаторе подобраны так, что при переключении от одной пары звеньев к другой значение Kат изменяется, но при этом входное сопротивление канала Y Rвх R1 R2 (2.17) остается практически неизменным.

Для изучения сигнала с помощью данного осциллографа необхо димо убедиться в том, что размер изображения по вертикали удобен для наблюдения. Поэтому выставляют такое значение коэффициента отклонения kв, которому соответствует вертикальное отклонение луча на весь экран.

Когда амплитуда исследуемого сигнала мала, то даже при мини мальном kв (максимальной чувствительности ) размер изображения по вертикали может быть мелким – меньше одного деления. В этом случае нужно использовать другой осциллограф с большей. Когда амплитуда исследуемого сигнала настолько велика, что даже при максимальном kв (минимальной ) размер изображения по вертикали больше размера экрана, то к осциллографу подключают выносной де литель напряжения.

Входная емкость канала Y Свх определяется значением эквива C1C лентной емкости аттенюатора Cэ, входной емкости УВО и C1 C паразитной емкости монтажа. Для большинства осциллографов Rвх 1 МОм, Свх 30 70 пФ.

Пусть R и С – величины активного сопротивления и емкости ис следуемого участка цепи, параллельно которому присоединен вход Y.

Тогда входные параметры канала Y Rвх и Cвх должны соответствовать значениям параметров исследуемой цепи так, что должны выполнять ся следующие неравенства:

Rвх R и Cвх C. (2.18) Исследуемый сигнал может поступать в аттенюатор непосредст венно (режим с открытым входом) или через разделительный конден сатор Ср (режим с закрытым входом). Для изменения режима работы аттеньюатора служит переключатель П (см. рис. 2.9, а).

При оценке свойств канала Y, который рассматривают как линей ную цепь, учитывают следующие параметры АЧХ: верхнюю fв и ниж нюю fн граничные частоты, полосу пропускания канала f f в f н.

Значения fв и fн определяют по уменьшению K не более, чем на 3 дБ (в 2 раза) относительно его среднего уровня. Значения fв и fн указыва ют в паспорте осциллографа.

На вход канала Y можно подавать исследуемый периодический сигнал такой частоты fп, чтобы она соответствовала полосе пропуска ния канала Y:

fн fп fв. (2.19) При исследовании импульсных сигналов учитывают переходную характеристику g t (см. рис. 2.9, б). Пусть на вход канала Y подан прямоугольный импульс с длительностью и. Переходная характери стика g t – это сигнал U вых t на выходе канала Y, который образо вался в результате передачи прямоугольного импульса по каналу Y.

Форма переходной характеристики g t оценивается установившимся значением напряжения gу, выбросом gв относительно gу, неравномер ностью gсп и временем нарастания н.

Под величиной н понимают интервал времени, требуемый для нарастания выходного сигнала от 0,1gу до 0,9gу. Значение н тем больше, чем меньше fв:

н 0,35 f в. (2.20) Частота нижней границы fн определяет значение неравномерно сти вершины импульса:

g сп 2f н и g у. (2.21) Пусть исследуется импульсный сигнал произвольной формы с длительностью фронта ф. Чтобы фронт импульса передавался через канал Y без заметных искажений, требуется следить за соблюдением условия:

н ф 5 или f в 1,75 н. (2.22) Когда неравенства (2.22) нарушены, осциллограмма импульса замет но искажена: значительно уменьшены крутизна фронта и крутизна среза импульса.

В большинстве осциллографов предусматривается возможность подачи исследуемого сигнала непосредственно на пластины Y ЭЛТ.

Полоса пропускания пластин Y всегда шире f канала Y. Поэтому, если амплитуда импульса достаточно велика, его целесообразно по дать непосредственно на пластины Y ЭЛТ.

2.6.2. Основные параметры канала X Предусмотрены два режима работы канала X: 1) режим формиро вания НР с последующей передачей на пластины X ЭЛТ;

2) режим усиления внешнего сигнала с последующей передачей с входа X на пластины X.

В первом режиме канал X характеризуется параметрами НР, вы рабатываемого ГР, и параметрами синхронизации.

Во втором режиме канал X имеет параметры, аналогичные пара метрам канала Y.

Параметрами НР являются коэффициент развертки, амплитуда и коэффициент нелинейности.

Коэффициент развертки kр – отношение значения длительности прямого хода Tп (см. рис. 2.6) к значению перемещения луча l на эк ране ЭЛТ в течение этого времени Tп:

T kр п. (2.23) l Значения kр определяют значения dU р dt на участке прямого хода луча НР, т. е. скорость движения луча по горизонтали.

Амплитуда, или размах, – значение напряжения, которое опреде ляет максимальное отклонение луча по горизонтали на экране ЭЛТ.

Участок возрастания пилообразного НР не бывает строго линей ным. Часто напряжение на этом отрезке изменяется по экспоненци альному закону, который близок по форме к прямой линии. Скорость dU р dt экспоненциальной развертки в отличие от скорости линейной развертки непостоянна: она убывает от начала развертки к ее концу.

Коэффициент нелинейности – количественная мера нелинейно сти участка возрастания НР, которая характеризует степень непосто янства скорости изменения развертывающего напряжения в начале и в конце прямого хода луча:

dU р dU р dU р 100. (2.24) dt t 0 dt t Т dt t п К параметрам синхронизации относятся диапазон частот, в кото ром обеспечивается внутренняя или внешняя синхронизация, пре дельный уровень и нестабильность синхронизации.

Предельный уровень синхронизации – минимальное значение на пряжения сигнала синхронизации, необходимое для получения ста бильного изображения.

Нестабильность синхронизации – нечеткость изображения сиг нала по горизонтали.

2.6.3. Измерение размаха, амплитуды, периода и частоты сигналов На экране ЭЛТ осциллографа нанесена «сетка», которая образует клетки размером 1см 1см. Так, «сетка» осциллографа С1-77 состав ляет шесть клеток по вертикали и восемь клеток по горизонтали (см.

рис. Д1 в Приложении Д). «Сетка» – это двухмерная шкала с деле ниями (клетками) по вертикали и горизонтали.

Для измерения размаха, амплитуды, периода и частоты иссле дуемого сигнала необходимо: 1) получить неподвижное изображе ние сигнала на экране ЭЛТ;

2) по шкале осциллографа определить параметры сигнала. Чтобы проводить отсчет по шкале, требуется установить значения коэффициента отклонения kв и коэффициента развертки kр.

Коэффициент отклонения kв определяет цену вертикального де ления шкалы осциллографа и выражается в В/дел или V/дел, В/см.

Коэффициент развертки kр определяет цену горизонтального де ления шкалы осциллографа и выражается в Время/дел или Время/см.

От значения kр зависит угол наклона линии пилообразного НР к оси времени (см. рис. 2.6) и, следовательно, скорость движения луча по горизонтали на экране ЭЛТ.

Значения kв и kр соответствуют ряду k 1, 2, 510n, (2.25) где n – целые положительные или отрицательные числа.

Таким образом, осциллограф представляет собой СИ, которое включает в себя два прибора: 1) вольтметр;

2) измеритель промежут ков времени (часы, таймер, хронометр, секундомер и т. п.).

Шкала осциллографа с делениями по вертикали – это шкала вольтметра. С помощью вольтметра можно измерить размах U m и амплитуду U 0 сигнала. Шкала осциллографа с делениями по горизон тали является шкалой измерителя промежутков времени. С помощью измерителя промежутков времени можно измерить период T и часто ту f сигнала.

Пример 2.3.

С1-77 – это однолучевой двухканальный осциллограф. На внеш ней панели С1-77 установлены переключатели значений kв и kр (см. рис. 2.10). Значения kв и kр выражены в V/дел и Время/дел соответственно.

В С1-77 предусмотрены следующие переключатели:

– два ступенчатых и два «плавных» переключателя значений kв от дельно для каждого из каналов I и II;

– один ступенчатый и один «плавный» переключатели значений kр.

  КАНАЛ I КАНАЛ II V/дел V/дел 0,2 0,1 0,2 0, 0,5 0,05 0,5 0, Ступенчатый Ступенчатый 1 0,02 1 0, переключатель переключатель 2 0,01 2 0, 5 0,005 5 0, «Плавный» «Плавный»

10 5дел 10 5дел переключатель переключатель а б   РАЗВЕРТКА ВРЕМЯ/ДЕЛ 0,5 0,20,1 1 5 s ms 10 0, 0, 0, «Плавный»

Ступенчатый переключатель переключатель в Рис. 2.10. Соосные ступенчатые и «плавные» переключатели значений:

а – kв для канала I, б – kв для канала II, в – kр Ступенчатый и «плавный» переключатели значений kв и kр имеют общие оси, т. е. являются соосными. С помощью ступенчатых пере ключателей устанавливают дискретные значения kв и kр согласно ряду (2.25). Посредством «плавных» переключателей проводят плав ную регулировку значений kв и kр.

«Плавные» переключатели значений kв и kр не снабжены шкала ми отсчета. Поэтому при измерении размаха, амплитуды, периода и частоты исследуемых сигналов методом прямого преобразования «плавные» переключатели значений kв и kр не используются.

Измерение параметров исследуемых сигналов методом прямого преобразования с помощью осциллографа С1-77 выполняют следую щим образом. Пусть исследуемый сигнал – гармоническое напряже ние (синусоида). Сначала необходимо перевести все «плавные» пере ключатели значений kв и kр в «нулевые» положения. Затем в режиме АР подать исследуемую синусоиду в канал I или II. С помощью ручек управления синхронизации получить неподвижную осциллограмму сигнала (см. подраздел 2.6.4).

Изменяя положения соответствующих переключателей, подоб рать такие значения kв и kр, чтобы размах синусоиды был меньше шести вертикальных делений, а на восьми горизонтальных делениях укладывалось около двух периодов гармонического напряжения (см. рис. 2.11).

T V/дел = Время/дел = 1 мс Um = 4 вер. дел.

T = 4 гор. дел.

Um Um = 4 вер. дел. 5 В = 20 В U0 = Um / 2 = 10 В T = 4 гор. дел. 1 мс = 4 мс f = 1/ Т = 250 Гц Рис. 2.11. Изображение гармонического сигнала (синусоиды) на шкале осциллографа С1-77 с указанием значений параметров сигнала Рис. 2.11 соответствует случаю, когда переключатель kв находит ся в положении «5 V/дел», а переключатель kр – в положении «1 ms».

Следовательно, цена вертикального деления вольтметра равна 5 В, а цена горизонтального деления измерителя промежутков времени со ставляет 1 мс. Размах сигнала U m равен четырем делениям по верти кали (4 вер. дел.), период T – четырем делениям по горизонтали (4 гор. дел.). Таким образом:

U m 4 вер. дел. 5 В 20 В, U 0 U m 2 10 В, (2.26) T 4 гор. дел. 1 мс 4 мс, f 1 T 250 Гц. (2.27) Окончание Примера 2.3.

2.6.4. Внутренняя синхронизация Как уже указывалось в подразделах 2.5.4 и 2.6.3, для проведения измерений параметров исследуемого сигнала с помощью осцилло графа необходимо получить неподвижное изображение сигнала на экране ЭЛТ. Статичная осциллограмма сигнала появится в том слу чае, если будет выполнено условие синхронизации (2.11).

В лабораторной работе исследуются периодические сигналы в режиме АР при внутренней синхронизации. Рассмотрим, как можно осуществить процесс внутренней синхронизации пилообразного НР и напряжения исследуемого сигнала.

Сначала подают исследуемый сигнал U x в канал Y. Затем задают уровень Uур и знак перепада исследуемого сигнала (знак производной dU x dt ), по достижению которых в канале Y формируется управ ляющий импульс для запуска ГР. Управляющий импульс из канала Y поступает в канал X на вход ГР. На выходе ГР начнет формироваться пилообразное НР.

Уровень сигнала Uур выбирают настройками из диапазона, кото рый определяется максимальным и минимальным значениями U x.

Положительный знак перепада сигнала соответствует возрастанию, отрицательный знак – убыванию исследуемого напряжения.

Пусть исследуемое напряжение – треугольный сигнал, поданный в канал Y в момент времени t 0 (см. рис. 2.12). Значение уровня Uур сигнала лежит в диапазоне U 0 U ур U 0. Когда выбран уровень сигнала U1 0 при его положительном перепаде, то в момент t t сформируется управляющий импульс, и ГР запустит НР. Когда задан уровень U2 0 и установлен отрицательный перепад сигнала, НР нач нет генерироваться в момент t t2. Далее будем полагать, что на чальный уровень Uр0 пилообразного НР равен нулю.

Ux Тx U0 U 1 t U -U Uр Uрm U1 t t1 Тр Uр Uрm U2 t t2 Тр Рис. 2.12. Внутренняя синхронизация при исследовании треугольного сигнала Ux (U0 и Тx – амплитуда и период треугольного сигнала, Uрm и Тр – размах и период пилообразного НР Uр, – угол наклона линии к горизонтали, U1 и -U2 – уровни треугольного сигнала) Период повторения Тр пилообразного НР зависит от размаха Uрm и угла наклона. Значение угла определяет скорость движения лу ча по горизонтали на экране ЭЛТ и задается коэффициентом разверт ки kр, который может принимать дискретные значения (см. (2.25)).

Поэтому при выбранном kр период Тр зависит только от размаха Uрm.

На практике целесообразно устанавливать значение kр, при кото ром на экране ЭЛТ будет наблюдаться около двух периодов Тx иссле дуемого сигнала. Чтобы получить неподвижное изображение сигнала, т. е. выполнить условие синхронизации (2.11), необходимо настрой ками подобрать такое значение Uрm, при котором период Тр будет ра вен двум периодам Тx:

Т р 2Т х. (2.28) Рис. 2.12 соответствует условию (2.28). Изображение на экране ЭЛТ треугольного сигнала при уровне U1 и положительном перепаде пред ставляет линию от точки 1 до точки 3. Изображение сигнала при уровне U2 и отрицательном перепаде – линия от точки 2 до точки 4.

Таким образом, чтобы осуществить внутреннюю синхронизацию, необходимо:

1) задать уровень и знак перепада исследуемого сигнала, 2) установить подходящее значение коэффициента развертки kр, 3) выставить значение размаха Uрm пилообразного НР, при котором выполняется условие (2.11) или (2.28).

Указанный способ проведения внутренней синхронизации имеет два недостатка.

Первый недостаток: существует зависимость ширины изображе ния от периода Тx исследуемого сигнала. Действительно, значение размаха Uрm определяет крайнее правое положение луча на экране ЭЛТ. Для выполнения условия синхронизации требуется всякий раз устанавливать значение размаха Uрm, которое при заданном kр (угле наклона ) определяет значение периода Тр НР: чем больше Uрm, тем больше Тр, и наоборот.

Второй недостаток: изображение сигнала на экране ЭЛТ после синхронизации оказывается «размытым». Генераторы исследуемого сигнала и пилообразного НР являются неидеальными устройствами:

значения периода НР Тр и периода исследуемого сигнала Тx с течени ем времени флуктуируют. Поэтому внутренняя синхронизация оказы вается неустойчивой, и изображение исследуемого сигнала на экране ЭЛТ «размывается».

Чтобы устранить указанные недостатки синхронизации, на прак тике применяют принудительную внутреннюю синхронизацию.

В случае принудительной внутренней синхронизации НР – это импульсное пилообразное напряжение с постоянным значением раз маха Uрm. Поскольку U рm const, ширина изображения исследуемого сигнала на экране ЭЛТ постоянна при любом периоде Тx.

Пилообразные импульсы НР следуют с периодом поступления управляющих импульсов Туп на вход ГР. В свою очередь, Туп зависит от периода исследуемого сигнала Тx. Длительность пилообразного импульса НР не больше периода поступления: Т р Т уп. Поскольку управляющие импульсы многократно запускают ГР, то внутренняя синхронизация оказывается устойчивой, и изображение исследуемого сигнала на экране ЭЛТ является «резким».

Рассмотрим процесс принудительной внутренней синхронизации на примере треугольного сигнала (см. рис. 2.13). В этом случае также необходимо задать уровень Uур и знак перепада исследуемого сигнала.

Пусть в момент времени t 0 в канал Y подан треугольный сиг нал. Выберем настройкой уровень сигнала U1 при его положительном перепаде. В момент t t1 в канале Y начнет формироваться первый управляющий импульс, и ГР запустит пилообразное НР при заданном значении коэффициента развертки kр (угле ).

При достижении НР значения размаха Uрm ГР прекращает гене рировать линейно возрастающее напряжение, возвращается в исход ное («нулевое») состояние: первый пилообразный импульс с длитель ностью Тр полностью сформирован. Далее ГР «ждет» прихода сле дующего управляющего импульса.

Следующий управляющий импульс появится в момент t t1 Tуп, когда после окончания работы ГР треугольный сигнал вновь примет значение уровня U1 при положительном перепаде сигнала. Затем про цесс генерирования пилообразных импульсов повторится. Изображе ние треугольного сигнала на экране ЭЛТ будет представлять собой линию от точки 1 до точки 2.

Ux Тx U 2 U t -U Uр Uрm t t1 Тр Туп Рис. 2.13. Принудительная внутренняя синхронизация при исследовании треугольного сигнала Ux (U0 и Тx – амплитуда и период тре угольного сигнала, Uрm и Тр – размах и длительность пилообразного импульса, Туп – период импульсного пилообразного НР Uр, – угол наклона линии к горизонтали, U1 – уровень треугольного сигнала) Отметим, что выбор уровня Uур и знака перепада исследуемого сигнала является важным условием для обеспечения синхронизации.

Например, для треугольного сигнала нельзя устанавливать U ур U 0 при любом знаке перепада сигнала, так как управляющие импульсы в канале Y будут формироваться хаотически. Следователь но, синхронизация НР и исследуемого сигнала будет отсутствовать, и изображение на экране ЭЛТ окажется «бегущим». Действительно, при значениях напряжения U 0 в треугольном сигнале производная dU x dt скачком меняет знак. Поэтому знак перепада сигнала не определен.

Пример 2.4.

Для обеспечения синхронизации в осциллографе С1-77 преду смотрена специальная панель управления (см. рис. 2.14 и Приложение Д).

Переключатель знака перепада исследуемого сигнала Переключатель вида СИНХРОНИЗАЦИЯ синхронизации ВНУТР I II ВНЕШ X УРОВЕНЬ Рис. 2.14. Панель управления синхронизацией в осциллографе С1- К элементам панели управления относятся: ручка «УРОВЕНЬ»

для выбора уровня исследуемого сигнала;

переключатель знака пере пада исследуемого сигнала;

переключатель вида синхронизации.

С помощью переключателя вида синхронизации можно установить режим внутренней синхронизации только для канала I, режим внут ренней синхронизации для каналов I и II, режим внешней синхрони зацию, режим без синхронизации.

Окончание Примера 2.4.

2.7. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с техническими данными, элементами конструк ции и эксплуатацией осциллографа С1-77 (см. Приложение Д) и гене ратора Г6-37 (на рабочем месте).

2. Проверить готовность С1-77 и Г6-37 к измерениям.

3. В отчете изобразить четыре шкалы, аналогичных шкале осцилло графа С1-77, с указанием восьми параметров: положений ступенча тых переключателей значений kв 5 или 6 и значений kр 22, значений U0, T и f, вычисляемых по делениям и положениям переключателей значений kв и kр (см. рис. 2.15). В заголовке первого рисунка указать «синусоидальный сигнал», второго – «треугольный сигнал», третьего – «меандр» и четвертого – «пилообразно-импульсный сигнал».

V/дел = Время/дел = Um (вер. дел.) = T (гор. дел.) = Um (В) = U0 (В) = T (с) = f (Гц) = Рис. 2.15. Шкала и параметры Управление ГР осциллографа 4. Перевести ЭК 15 в положение «I». Вращением ручки резистора «вертикально» 9 установить линию развертки в центр экрана. Враще нием ручки резистора «горизонтально» 24 выставить в такое положе ние, при котором след от луча по горизонтали занимает 8 больших делений. Вращением ручки резистора «яркость» 3 установить яркость изображения, удобную для наблюдения. Вращением ручки резистора «фокус» 4 добиться одинаковой четкости изображения по всей линии развертки.

5. Ступенчатый переключатель значений kр 22 установить в поло жение «1ms», которое означает, что луч под действием НР движется по горизонтали с постоянной скоростью и проходит одно большое деление за промежуток времени 1 мс. Таким образом, цена одного большого деления по горизонтали составляет 1 мс. Аналогично в дру гом положении переключателя значений kр 22 цена одного большого деления по горизонтали равна интервалу времени, соответствующему этому другому положению.

Когда переключатель значений kр 22 установлен в положение «1ms», из-за инерционности человеческого глаза траектория движе ния луча на экране воспринимается нами как горизонтальная линия.

Путем последовательной смены положений переключателя значений kр 22 из положения «1ms» в «200ms» и из «1ms» в «0,1s» пронаблю дать изменения вида воспринимаемого изображения траектории и яр кости изображения на экране.

6. Зафиксировать любое из положений переключателя значений kр 22. Пронаблюдать изменения вида воспринимаемого изображения траектории и яркости изображения при установке ручки резистора «горизонтально» 24 в положение «0,2».

7. Перевести ручку резистора «горизонтально» 24 в положение «1», ЭК 15 в положение «II», переключатель значений kр 22 в поло жение «1ms». Ручкой резистора «вертикально» 10 установить линию развертки в центр экрана. Провести исследование, аналогичное ис следованию в положении «I» ЭК 15.

8. Сделать вывод о том, как меняется вид воспринимаемого изо бражения траектории движения луча и яркости изображения в зави симости от положения переключателя значений kр 22, т. е. в зависи мости от скорости развертки.

Проверка калибровки значений коэффициентов отклонения kв и развертки kр 9. Перевести ручку резистора «горизонтально» 24 в положение «1», ЭК 15 – в положение «I», ступенчатый переключатель значений kр 22 – в положение «1ms». Убедиться, что ручки «плавных» пере ключателей значений kв 7 и значений kр 23 установлены в крайние правые («нулевые») положения.

10. Установить ступенчатый переключатель значений kв 5 в положе ние «5ДЕЛ». На экране должно появиться изображение меандра.

Вращением ручки резистора «горизонтально» 24 совместить один из фронтов импульса на начальном этапе развертки с первой вертикаль ной линией на экране ЭЛТ.

Меандр генерирует калибратор. Амплитуда сигнала равна 1 В, частота – 1 кГц. Отметим, что kв и kр являются калиброванными то гда, когда размах меандра составляет 5 делений по вертикали и вось мой период сигнала совпадает с последней вертикальной линией шкалы на экране ЭЛТ.

11. Если размах меандра не равен 5 делениям, то с помощью рези стора 13 сжать/растянуть изображение по вертикали и установить требуемый размах сигнала. Если 8 периодов меандра не размещаются на экране ЭЛТ, то с помощью резистора «1» сжать/растянуть изо бражение по горизонтали до требуемого размера.

12. Установить ручку резистора «горизонтально» 24 в положение «0,2». В этом случае период меандра должен укладываться на больших горизонтальных делениях шкалы. В случае несоответствия с помощью резистора «0,2» произвести требуемую корректировку.

13. Перевести ручку резистора «горизонтально» 24 в положение «1», ЭК 15 – в положение «II». Убедиться, что ручка «плавного» пе реключателя значений kв 8 занимает крайнее правое («нулевое») по ложение. Установить ступенчатый переключатель значений kв 6 в по ложение «5ДЕЛ». Провести проверку, аналогичную проверке в по ложении «I» ЭК 15, используя для сжатия/растяжения изображение по вертикали резистор 14.

14. Сделать вывод о том, как осуществляется калибровка значений коэффициентов kв и kр.

Применение внутренней синхронизации 15. Перевести ЭК 15 в положение «I», ступенчатые переключатели значений kв 5 и 6 – в положения, отличные от «5ДЕЛ», ступенчатый переключатель значений kр 22 – в положение «1ms», переключатель вида синхронизации 21 – в положение «ВНУТР I», ручку резистора «горизонтально» 24 – в положение «1». С помощью вращения ручек резисторов «уровень» 19, «вертикально» 9 и «горизонтально» 24 по лучить в центре экрана устойчивое изображение горизонтальной ли нии длиной 8 больших делений.

16. С генератора Г6-37 подать один из симметричных исследуемых сигналов (по заданию преподавателя) на вход 16 осциллографа.

При необходимости с помощью вращения ручки резистора «уровень»

19 вновь добиться устойчивого изображения сигнала. Перевести сту пенчатые переключатели значений kв 5 и значений kр 22 в такие по ложения, при которых размах изображения сигнала составляет от трех до шести больших делений и наблюдаются около двух периодов сигнала. С помощью вращения ручек резисторов «вертикально» 9 и «горизонтально» 24 получить изображение сигнала в центре экрана.

При необходимости с помощью вращения ручки резистора «уровень»

19 добиться устойчивого изображения сигнала.

17. Пронаблюдать изменения вида изображения сигнала на экране при различных положениях переключателя знака перепада исследуе мого сигнала 20. При необходимости с помощью вращения ручки ре зистора «уровень» 19 добиться устойчивого изображения сигнала.

18. Перевести переключатель вида синхронизации 21 в положение «ВНУТР I, II». Пронаблюдать изменения вида изображения сигнала на экране при различных положениях переключателя знака перепада исследуемого сигнала 20. При необходимости с помощью вращения ручки резистора «уровень» 19 добиться устойчивого изображения сигнала.

19. Перевести ЭК 15 в положение «II», ступенчатый переключатель значений kр 22 – в положение «1ms», переключатель вида синхрони зации 21 – в положение «ВНУТР I». С помощью вращения ручек ре зисторов «уровень» 19, «вертикально» 10 и «горизонтально» 24 полу чить в центре экрана устойчивое изображение горизонтальной линии, длиной 8 больших делений.

20. С генератора Г6-37 подать один из симметричных исследуемых сигналов (по заданию преподавателя) на вход 17 осциллографа. Ана логично пунктам 16-18 пронаблюдать изменения вида изображения сигнала на экране, используя вместо ступенчатого переключателя значений kв 5 и ручки резистора «вертикально» 9 ступенчатый пере ключатель значений kв 6 и ручку резистора «вертикально» 10.

21. С генератора Г6-37 подать пилообразно-импульсный исследуе мый сигнал на вход 16 осциллографа. Аналогично пунктам 15- пронаблюдать изменения вида изображения этого сигнала на экране.

22. С генератора Г6-37 подать пилообразно-импульсный исследуе мый сигнал на вход 17 осциллографа. Аналогично пунктам 19- пронаблюдать изменения вида изображения этого сигнала на экране.

23. Сделать вывод о том, как меняется вид изображений симметрич ного и пилообразно-импульсного исследуемых сигналов в зависимо сти от каналов I или II, положений ручки резистора «уровень» 19, пе реключателя знака перепада исследуемого сигнала 20, переключателя вида синхронизации 21.

Измерение размаха Um, амплитуды U0, периода T и частоты f исследуемого сигнала 24. С генератора Г6-37 подать исследуемую синусоиду (по заданию преподавателя) в канал I или II. Получить устойчивое изображение синусоиды (см. пункты 15-22). Вращением ручки резисторов «гори зонтально» 9 или 10 установить в положения, при которых мини мальный уровень сигнала совпадает с одной из горизонтальных линий шкалы, а максимальный – находится в пределах экрана. Вращением ручки резистора «горизонтально» 24 установить в положение, при ко тором один из верхних пиков синусоиды находится на одной из вер тикальных линий. Изобразить на подготовленной шкале синусоиду, измерить и указать значения ее параметров (см. Пример 2.3).


25. Аналогично пункту 24 провести исследования треугольного и пилообразно-импульсного сигналов, меандра.

26. Оформить отчет по лабораторной работе по следующей форме:

1) Титульный лист.

2) Название работы.

3) Цель работы.

4) Оборудование.

5) План проведения измерений (пункты 3-25) с выводами в пунктах 8, 14 и 23.

6) Рисунки шкал с синусоидой, треугольным и пилообразно импульсным сигналами, меандром в электронном виде с указани ем их параметров (см. рис. 2.11).

Отчет распечатать на листах формата А4.

2.8. Контрольные вопросы 1. Указать назначение осциллографа.

2. Перечислить параметры сигналов, измеряемые в лабораторной работе. Дать их определения.

3. Перечислить сигналы, исследуемые в лабораторной работе. Дать их определения.

4. Перечислить виды осциллографов. Указать составные элементы обобщенной структурной схемы электроннолучевого осциллографа.

5. Пояснить назначение и устройство ЭЛТ, назначение схемы управления лучом.

6. Пояснить назначение и устройство каналов Y, X и Z, назначение калибраторов амплитуды и длительности.

7. Дать определение развертки во времени. Пояснить развертку ко лебаний маятника.

8. Перечислить основные виды осциллографических разверток, дать их определения.

9. Дать определение АР. Пояснить, как создается и когда применя ется АР в осциллографе.

10. Пояснить назначение и условие синхронизации при АР, перечис лить виды синхронизации.

11. Пояснить назначение основных элементов структурной схемы двухканального универсального осциллографа.

12. Перечислить основные параметры канала Y, дать их определения.

13. Перечислить основные параметры канала X, дать их определения.

14. Пояснить, как проводятся измерения размаха, амплитуды, перио да и частоты сигнала с помощью осциллографа С1-77.

15. Пояснить, как осуществляется внутренняя синхронизация.

Приложение А Единицы SI Узаконенные единицы ФВ – система единиц и (или) отдельные единицы ФВ, установленные для применения в стране в соответствии с законодательными актами. В России использование узаконенных единиц ФВ регламентируется, в частности, стандартом ГОСТ 8.417–2002. Согласно ГОСТ 8.417–2002:

1. подлежат обязательному применению единицы Междуна родной системы единиц (международное сокращенное наиме нование – SI), а также десятичные кратные и дольные этих единиц;

2. допускается применять наравне с единицами по пункту 1 не которые единицы, не входящие в SI, их сочетания с единицами SI, а также некоторые нашедшие широкое применение на практике деся тичные кратные и дольные перечисленных единиц;

3. временно допускается применять наравне с единицами по пункту 1 единицы, не входящие в SI, а также некоторые получившие распространение кратные и дольные единицы и сочетания этих еди ниц с единицами по пунктам 1 и 2.

Система SI принята в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) и уточнена на последующих ГКМВ. В России SI введена с 1961 года (ГОСТ 9867–61).

SI является когерентной системой единиц. SI включает семь ос новных единиц (см. таблицу А.1). Первые три основные единицы (метр, килограмм, секунда) позволяют образовывать согласованные производные единицы механических ФВ. Остальные основные еди ницы добавлены для образования единиц ФВ, не сводимых к механи ческим величинам: ампер – для единиц электрических и магнитных ФВ, кельвин – для единиц тепловых ФВ, кандела – для единиц свето Продолжение прил. А вых ФВ, моль – для единиц ФВ в области молекулярной физики и химии.

Таблица А. Основные единицы SI Величина Единица Наименование Размерность Наименование Обозначение международное русское Длина L метр m м Масса М килограмм kg кг Время Т секунда s с Сила электрического I ампер А А тока Термодинамическая кельвин К К температура Количество вещества N моль mol моль Сила света J кандела cd кд Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299792458 с [ХVII ГКМВ (1983 г.) Резолюция 1].

Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма [I ГКМВ (1889 г.) и III ГКМВ (1901 г.)].

Секунда есть время, равное 9192631770 периодам излучения, со ответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями ос новного состояния атома цезия-133 (133Cs ) [XIII ГКМВ (1967 г.), Резолюция 1].

Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохожде нии по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконеч ной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сече ния, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, Продолжение прил. А вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимо действия, равную 210-7 Н [МКМВ (1946 г.), Резолюция 2, одобренная IX ГКМВ (1948 г.)].

Кельвин есть единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды [XIII ГКМВ (1967 г.), Резолюция 4].

Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде- массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы долж ны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, иона ми, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц [XIV ГКМВ (1971 г.), Резолюция 3].

Кандела есть сила света в заданном направлении источника, ис пускающего монохроматическое излучение частотой 5401012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср [XVI ГКМВ (1979 г.), Резолюция 3].

Примечания.

1. Кроме термодинамической температуры (обозначение Т), в SI допускается применять также температуру Цельсия (обозначение t), определяемую выраже нием t = T – T0, где Т0 = 273,15 К. Термодинамическую температуру выражают в кельвинах, температуру Цельсия – в градусах Цельсия. По размеру один градус Цельсия равен одному кельвину. Градус Цельсия – это специальное наименова ние, используемое в данном случае вместо наименования «кельвин».

2. Интервал или разность термодинамических температур выражают в кель винах. Интервал или разность температур Цельсия допускается выражать как в кельвинах, так и в градусах Цельсия.

3. Обозначение Международной практической температуры в МТШ-90, если ее необходимо отличить от термодинамической температуры, образуется путем добавления к обозначению термодинамической температуры индекса «90» (на пример, Т90 или t90).

Продолжение прил. А Примеры производных единиц SI, образованных с использовани ем основных единиц SI, приведены в таблице А.2.

Таблица А. Примеры производных единиц SI, наименования и обозначения которых образованы с использованием наименований и обозначений основных единиц SI Величина Единица Наименование Размерность Наименование Обозначение международное русское m2 м L Площадь квадратный метр Объем, m3 м L3 кубический метр вместимость LT– Скорость метр в секунду m/s м/с метр на секунду LT–2 m/s2 м/с Ускорение в квадрате метр в минус L–1 m–1 м- Волновое число первой степени килограмм на L–3M kg/m3 кг/м Плотность кубический метр кубический метр L3M–1 m3/kg м3/кг Удельный объем на килограмм Плотность ампер на L–2I А/m2 А/м электрического квадратный метр тока Напряженность L–1I ампер на метр А/m А/м магнитного поля Молярная моль на L–3N mol/m3 моль/м концентрация кубический метр компонента кандела на L–2J cd/m2 кд/м Яркость квадратный метр Продолжение прил. А Производные единицы SI, имеющие специальные наименования и обозначения, указаны в таблице А.3. Эти единицы также могут быть использованы для образования других производных единиц SI (см.

таблицу А.4).

Таблица А. Производные единицы SI, имеющие специальные наименования и обозначения Величина Единица Наименование Размерность Наименование Обозначение международное русское 1 2 3 4 Плоский угол радиан rad рад l Телесный угол стерадиан sr ср l Частота герц Hz Гц Т– Сила ньютон N Н LMT– Давление паскаль Ра Па L-1MT– Энергия, работа, джоуль J Дж L2MT– количество теплоты Мощность ватт W Вт L2MT– Электрический кулон С Кл TI заряд, количество электричества Электрическое вольт V В L2MT–3I– напряжение, электрический потенциал, разность электрических потенциалов, электродвижущая сила Продолжение прил. А Продолжение таблицы А. 1 2 3 4 Электрическая фарад F Ф L–2M–1T4I емкость Электрическое ом Ом L2MT–3I– сопротивление Электрическая сименс S См L–2M–1T3I проводимость Поток магнитной вебер Wb Вб L2MT–2I– индукции, магнитный поток Плотность тесла Т Тл МТ–2I– магнитного потока, магнитная индукция Индуктивность, генри Н Гн L2MT–2I– взаимная индуктивность С С Температура градус Цельсия Цельсия Световой поток люмен lm лм J Освещенность люкс lх лк L–2J Активность нуклида беккерель Bq Бк Т– в радиоактивном источнике (активность радионуклида) Поглощенная доза грэй Gy Гр L2T– ионизирующего излучения, керма Продолжение прил. А Окончание таблицы А. 1 2 3 4 Эквивалентная доза зиверт Sv Зв L2T– ионизирующего излучения, эффективная доза ионизирующего излучения Активность катал kat кат NT– катализатора Примечания.

1. При принятии в 1960 г. на XI ГКМВ (Резолюция 12) SI в нее входило три класса единиц: основные, производные и дополнительные (радиан и стерадиан).

ГКМВ классифицировала единицы «радиан» и «стерадиан» как «дополнитель ные, оставив открытым вопрос о том, являются они основными единицами или производными». В целях устранения двусмысленного положения этих единиц Международный комитет мер и весов в 1980 г. (Рекомендация 1) решил интер претировать класс дополнительных единиц SI как класс безразмерных произ водных единиц, для которых ГКМВ оставляет открытой возможность примене ния или неприменения их в выражениях для производных единиц SI. В 1995 г.

XX ГКМВ (Резолюция 8) постановила исключить класс дополнительных единиц из SI, а радиан и стерадиан считать безразмерными производными единицами SI (имеющими специальные наименования и обозначения), которые могут быть ис пользованы или не использованы в выражениях для других производных единиц SI (по необходимости).

2. Единица «катал» введена в соответствии с резолюцией 12 XXI ГКМВ.

Продолжение прил. А Таблица А. Примеры производных единиц SI, наименования и обозначения которых образованы с использованием специальных наименований и обозначений, указанных в таблице А. Величина Единица Наименование Размерность Наименование Обозначение международное русское 1 2 3 4 Момент силы ньютон-метр L2MT–2 N·m Н·м Поверхностное ньютон на МТ2 N/m H/м натяжение метр Динамическая паскаль L–1MT–1 Pa·s Па·с вязкость секунда Пространственная кулон на L–3TI C/m3 Кл/м плотность электриче- кубический ского заряда метр Электрическое кулон на L–2TI C/m2 Кл/м смещение квадратный метр Напряженность вольт на метр LMT–3I–1 V/m В/м электрического поля Диэлектрическая фарад на метр L–1M–1T4I2 F/m Ф/м проницаемость Магнитная генри на метр LMT–2I–2 H/m Гн/м проницаемость Удельная энергия джоуль на L2T–2 J/kg Дж/кг килограмм Теплоемкость джоуль на L2MT–2–1 J/K Дж/К системы, кельвин энтропия системы Продолжение прил. А Окончание таблицы А. 1 2 3 4 Удельная джоуль на L2T–2–1 J/(kg·K) Дж/(кг·К) теплоемкость, килограмм удельная энтропия кельвин Поверхностная ватт на МТ–3 W/m2 Вт/м плотность потока квадратный энергии метр Теплопроводность ватт на LMT–3–1 W/(m·K) Вт/(м·К) метр-кельвин Молярная внутренняя джоуль на L2MT–2N–1 J/mol Дж/моль энергия моль Молярная энтропия, джоуль на L2MT–2– J/(mol·K) Дж/(моль молярная моль-кельвин 1 – ·К) N теплоемкость Экспозиционная доза кулон на M–1TI C/kg Кл/кг фотонного излучения килограмм (экспозиционная доза гамма- и рентгенов ского излучений) Мощность грэй в L2T–3 Gy/s Гр/с поглощенной дозы секунду Угловая скорость радиан в Т–1 rad/s рад/с секунду Угловое ускорение радиан на Т–2 rad/s2 рад/с секунду в квадрате Сила излучения ватт на L2MT–3 W/sr Вт/ср стерадиан Энергетическая ватт на МТ–3 W/(srm2) Вт/(срм2) яркость стерадиан квадратный метр Продолжение прил. А Примечание.

Некоторым производным единицам SI в честь ученых присвоены специ альные наименования (см. таблицу А.3), обозначения которых записывают с прописной (заглавной) буквы. Такое написание обозначений этих единиц сохра няют в обозначениях других производных единиц SI, образованных с использо ванием указанных единиц.

Внесистемные единицы, представленные в таблице А.5, допус каются к применению без ограничения срока наравне с единицами SI.

Без ограничения срока допускается применять единицы относи тельных и логарифмических величин. Некоторые относительные и логарифмические величины и их единицы указаны в таблице А.6.

Единицы, указанные в таблице А.7, временно допускается применять до принятия по ним соответствующих международных решений.

Таблица А. Внесистемные единицы, допустимые к применению наравне с единицами SI Наименование Единица Соотношение величины с единицей SI Наименование Обозначение международное русское 1 2 3 4 1103 кг Масса тонна t т 1,660540210-27 кг атомная u a.е.м единица массы (приблизительно) Время минута min мин 60 с час h ч 3600 с сутки d сут 86400 с Плоский угол градус … … (/180) рад минута …' …' (/18000) рад секунда …'' …'' (/648000) рад град (гон) gon град (/200) рад Продолжение прил. А Окончание таблицы А. 1 2 3 4 110-3 м Объем, литр l л вместимость 1,495981011 м Длина астрономиче- ua а.е ская единица (приблизительно) 9,46051015 м световой год ly св. год (приблизительно) 3,08571016 м парсек pc пк (приблизительно) 1м - Оптическая диоптрия - дптр сила 1104 м Площадь гектар ha га 1,6021810-19 Дж Энергия электрон-вольт eV эВ (приблизительно) 3,6106 Дж киловатт-час kWh кВтч Полная вольт-ампер V·A В·А мощность Реактивная вар var вар мощность 3,6103 Кл Электриче- ампер-час Ah Ач ский заряд, количество электричества Примечания.

1. Наименования и обозначения единиц времени (минута, час, сутки), плоско го угла (градус, минута, секунда), астрономической единицы, диоптрии и атом ной единицы массы не допускается применять с приставками.

2. Наряду с единицами времени (минута, час, сутки) допускается также при менять другие единицы, получившие широкое распространение. Например: не деля, месяц, год, век, тысячелетие.

3. Обозначение единиц плоского угла пишут над строкой.

Продолжение прил. А 4. Единицу «литр» не рекомендуется применять при точных измерениях. Что бы не путать обозначение литра l («эль») с цифрой 1, допускается обозначение L.

Таблица А. Некоторые относительные и логарифмические величины и их единицы Наименование Единица Значение величины Наименование Обозначение международное русское 1 2 3 4 Относительные единица 1 1 величины (см. 110- процент % % Примечание 110- промилле ‰ ‰ под таблицей) млн-1 110- миллионная ppm доля Логарифмиче- бел В Б 1 Б = lg(P2 / P1) ские величины при Р2 = 10Р1, (см. 1 Б = 2 lg(F2 / F1) при F2 = 100,5F Примечание под таблицей) (см.

Примечание под таблицей) децибел dB дБ 0,1 Б Логарифмиче- фон phon фон 1 фон равен ская величина: уровню громко уровень сти звука, для ко громкости торого уровень звукового давле ния равногром кого с ним звука частотой 1 кГц равен 1 дБ Продолжение прил. А Окончание таблицы А. 1 2 3 4 Логарифмиче- октава - окт 1 октава равна log ская величина: (f2 / f1) частотный при f2 / f1 = 2;

интервал декада - дек 1 декада равна lg (f2 / f1) при f2 / f1 = 10, где f1, f2 – частоты Логарифмиче- непер Np Нп 1 Нп = 0,8686... Б = ская величина = 8,686... дБ Примечания.

1. Относительные величины (безразмерное отношение физической величины к одноименной физической величине, принимаемой за исходную): КПД;

относи тельное удлинение;

относительная плотность;

деформация;

относительные ди электрическая и магнитная проницаемости;

магнитная восприимчивость;

массо вая доля компонента;

молярная доля компонента и т. п.

2. Логарифмические величины (логарифм безразмерного отношения физиче ской величины к одноименной физической величине, принимаемой за исход ную): уровень звукового давления;

усиление, ослабление и т. п.

3. P1, P2 – одноименные энергетические величины (мощность, энергия, плот ность энергии и т. п.). F1, F2 – одноименные «силовые» величины (напряжение, сила тока, напряженность поля и т. п.) При выражении в логарифмических единицах разности уровней мощностей или амплитуд двух сигналов всегда существует квадратичная связь между отно шением мощностей и соответствующим ему отношением амплитуд колебаний, поскольку параметры сигналов определяют для одной и той же нагрузки Z, т. е.

F22 / Z = F12 / Z = P1 / P2.

В теории автоматического регулирования часто определяют логарифм от ношения Fвых / Fвх. В этом случае между отношением мощностей и отношением соответствующих напряжений нет квадратичной зависимости. Вместе с тем по ранее сложившейся практике применения логарифмических единиц, несмотря на Окончание прил. А отсутствие квадратичной связи между отношением мощностей и соответствую щим ему отношением амплитуд колебаний, и в этом случае принято единицу «бел» определять следующим образом:

1 Б = lg (Рвых / Рвх) при Рвых = 10Рвх, 1 Б = 2 lg (Fвых / Fвх) при Fвых = 100,5Fвх.

Задача установления связи между напряжениями и мощностями, если ее ставят, решается путем анализа электрических или других цепей.

В соответствии с международным стандартом МЭК 27-3 при необходимо сти указать исходную величину ее значение помещают в скобках за обозначени ем логарифмической величины, например для уровня звукового давления:

Lp (re 20 Ра) = 20 dB;

Lр (исх. 20 мкПа) = 20 дБ (re – начальные буквы слова ref erence, т. е. исходный). При краткой форме записи значение исходной величины указывают в скобках за значением уровня, например 20 dB (re 20 Ра) или 20 дБ (исх. 20 мкПа).

Таблица А. Внесистемные единицы по отношению к SI, временно допустимые к применению Наименование Единица Соотношение величины с единицей SI Наименование Обозначение международное русское 2·10-4 кг (точно) Масса карат - кар 110-6 кг/м (точно) Линейная текс tex текс плотность Скорость узел kn уз 0,514(4) м/с 0,01 м/с Ускорение гал Gal Гал 1 с- Частота оборот r/s об/с вращения в секунду об/мин 1/60 с- оборот r/min в минуту 1105 Па Давление бар bar бар Приложение Б Множители и приставки Наименования и обозначения десятичных кратных и дольных единиц SI образуют с помощью множителей и приставок, указанных в таблице Б.1.

Таблица Б. Множители и приставки, используемые для образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц SI Десятичный Приставка Обозначение приставки множитель международное русское 1 2 3 1024 иотта Y И 2021 зетта Z З 1018 экса Е Э 1015 пета Р П 1012 тера Т Т 109 гига G Г 106 мега М М 103 кило k к 102 гекто h г 101 дека da да 10-1 деци d д 10-2 санти с с 10-3 милли m м 10-6 микро мк 10-9 нано n н 10-12 пико p п Окончание прил. Б Окончание таблицы Б. 1 2 3 10-15 фемто f ф 10-18 атто а а 10-21 зепто z з 10-24 иокто y и Примечания.

1. В связи с тем, что наименование основной единицы «килограмм» содержит приставку «кило», для образования кратных и дольных единиц массы использу ют дольную единицу массы – грамм (0,001 кг), и приставки присоединяют к сло ву «грамм». Например: миллиграмм (mg, мг) вместо микрокилограмм (kg, мккг).



Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.