Кут зсуву фаз = arcsin , або sin = , де В – ордината точки перетину фігури з вертикальною віссю, А – ордината верхньої точки фігури.

Значення В і А вимірюється з допомогою сітки екрану. Змінюючи значення RМС, можна отримати різні значення ординат і вирахувати отримані кути зсуву фаз.

8.3.2.4 Вимірювання опорів

З допомогою осцилографа можна вимірювати активні і реактивні опори або активні і реактивні складові комплексних опорів. Для цього, встановивши електронний промінь в центрі екрану осцилографа, збирають вимірювальну схему приведену на рисунок 8.7.

Рисунок 8.7 – Схема для вимiрювання складових комплексного опору.

Спочатку підключають “ВХОД-У” до точки “І” перемикача “П”. При цьому на обидва входи осцилографа подається однакова синусоїдна напруга, і на екрані з’являється нахилений відрізок прямої, як показано на рисунку 8.8.”а”, що відповідає спаду напруг на відомому активному опорі .

Рисунок 8.8 – Зображення на екрані осцилографа при зміні комплексних опорів.

Проекція отриманого відрізка на вісь ординат, рівна 2А, вимірюється в поділках сітки і визначає масштаб зображення. Перемикають ВХОД-У на точку 2, тобто подають на нього напругу, що відповідає спаду напруг на виміряному опорі Z.

На екрані осцилографа з’явиться еліпс (рисунок 8.8 ”б”). Активна складова Ra комплексного опору Z може бути пораховане за формулою

Знаючи активну і реактивну складові Z, величину і частоту живлячої напруги обчислюють індуктивність (ємність) котушки індуктивності (конденсатора), що складає комплексний опір за формулами, приведеними в курсі електротехніки. З курсу ТОЕ відомо, що змінний струм, що проходить через конденсатор, випереджає по фазі напругу на ідеальному конденсаторі на 900. В реальному конденсаторі є втрати енергії в діелектрику, що відповідають активній складовій комплексного опору, і струм випереджає напругу на менший кут. Різниця між кутами випередження в ідеальному і реальному конденсаторах називається кутом втрат . Величину QC = (tg)-1 називають добротністю конденсатора. Студентам пропонується продумати питання про методику визначення добротності конденсаторів з допомогою осцилографа.

8.3.2.5 Електронний осцилограф може бути використаний в схемі моста змінного струму в ролі нульового індикатора. Схема такого моста приведена на рисунку 8.10.

Рисунок 8.9 – Передня панель осцилографа С1-49.

Рисунок 8.10 – Схема моста змінного струму з осцилографічним індикатором нуля.

Рисунок 8.11 – Загальний вигляд лабораторного стенда.

Осцилограф дозволяє проводити зрівноваження моста роздільно по модулю і фазі, що являється його суттєвою перевагою перед іншими видами нульових індикаторів. Як видно з рисунку, напруга з вимірювальної діагоналі моста підключається на “ВХОД-У”, а напруга живлення Unum через обмотку L2 трансформатора Тр подається на “ВХОД-X”. На екрані осцилографа в загальному випадку появляється еліпс. Після виконання вирівнювання по фазі еліпс перетворюється в нахилену пряму, співпадаючи з великою віссю еліпса. Зрівноважування по модулю змінює нахил цієї лінії до горизонтального положення. Студентам пропонується самостійно продумати питання та методику зрівноважування моста по фазі і по модулю.

8.3.3 Повірка універсальних електронно-променевих осцилографів

У відповідності з ГОСТ 8.311-78 при перевірці осцилографів виконуються наступні операції: зовнішній огляд, випробування, визначення ширини променя, визначення похибок коефіцієнтів відхилення і розгортки, визначення похибок вимірювання напруги і тимчасових інтервалів, визначення параметрів перехідної амплітудно-частотної характеристики.

Визначення ширини лінії променя виконується побічним методом за допомогою генератора прямокутних імпульсів (ГПІ) з каліброваною амплітудою. Визначення похибок вимірювання напруги здійснюють методом прямого вимірювання напруги формуючого взірцевими засобами. Вимірювання проводяться не менше ніж при 5 значеннях (включаючі крайні) для кожного діапазону. Похибка коефіцієнта розгортки визначають з допомогою частотоміра або при допомозі калібратора для всіх фіксованих значень коефіцієнта розгортки. Похибка вимірювання тимчасових інтервалів знаходять шляхом порівняння з каліброваними інтервалами часу, заданими у вигляді періоду синусоїдальної або імпульсної напруги взірцевими засобами. Основну відносну похибку вираховують за формулою , де Аном і Ад – номінальні і дійсні значення параметра, який перевіряється.

8.4 Порядок виконання роботи

Варiант 1

1. Вимiряти падiння постiйної напруги на резисторах R1 та R2. Постiйну напругу Uп=20В подати на затискачi "4" i "6". Визначити вiдношення R1/R2.

2. Вимiряти амплiтудне значення синусоїдальної напруги на виходi генератора при частотi 400Гц. Змiнити частоту i визначити її вплив на похибку вимiрювань.

3. Вимiряти час наростання переднього фронту прямокутного iмпульсу, що виробляється ГПI. Замалювати прямокутний iмпульс з екрану осцилографу. Визначити числовий iнтервал слiдування iмпульсiв.

4. Вимiряти частоту синусоїдальної напруги мережi, що знiмається з затискачiв "3" та “2” лабораторного стенда, методом фiгур Лiсажу. Як джерело взiрцевої частоти використовують генератор ГЗ-118. Взiрцеву частоту вибирають самостiйно в межах 50, 100, 150Гц. Замалювати фiгури Лiсажу з екрану осцилографу на кальку або мiлiметровий папір.

5. Вимiряти силу постiйного струму, що протiкає через опiр Rкр. Як джерело струму взяти Uп=20В. Схему i методику вибрати самостiйно.

6. Вимiряти кут зсуву фаз мiж двома синусоїдальними напругами U1 та U2, якi одержанi за допомогою фазообертача, зображеного на рис.5.3. при частотi f=2кГц. Конденсатор вибрати самостiйно. Замалювати з екрану одержану фiгуру.

Варiант 2

1. Перевiрити правильнiсть калiбрування пiдсилювача Ау за допомогою нормального елемента НЕ. Визначити вiдносну похибку калiбрування.

2. Вимiряти дiюче значення синусоїдальної напруги на виходi генератора при частотi 200Гц. Порiвняти одержане значення з вимiром, що виконане цифровим вольтметром. Визначити похибку вимiрювання.

3. Вимiряти тривалiсть періоду Т синусоїдальної напруги на виходi генератора синусоїдальних iмпульсiв для частот f1=400Гц, f2=800Гц, f3=1660Гц. Замалювати синусоїди з екрану осцилографа i побудувати графiк залежностi Т=F(f), Гц. Визначити похибки вимiрювання тимчасових iнтервалiв вiдносно розрахункових.

4. Вимiряти частоту синусоїдальної напруги мережi, що знiмається з затискачiв “3” та “2”