2. Описание лабораторной установки

Лабораторный макет предназначен для измерения законов распределения вероятностей случайных процессов методом обработки одной реализации (рис.4.5).

Для оценки вероятности нахождения процесса в некоторой области значений в лабораторной установке определяется эмпирическое среднее относительного времени пребывания процесса в рассматриваемой области значений. Измерение временных интервалов производится путём счёта формируемых в установке в течение этих интервалов измерительных импульсов.

3. Порядок выполнения работы

Перед началом измерений проверить схему соединений и установить необходимые режимы работы приборов.

Осциллограф GOS-620: вход «СН 1» подключён к одному из разъёмов «Входной сигнал» лабораторной установки, переключатель режима «VERTICAL-MODE» – в положении «СН 1», переключатель режима входа «СН 1» – в положении «DС», переключатель режима запуска развёртки «TRIGGER-MODE» – в положении «AUTO», переключатель сигналов синхронизации «TRIGGER-SOURCE» – в положении «СН 1».

Генератор Г3-118: выход «II» подключён к одному из входов «Входной сигнал» лабораторной установки, переключатель «dB» установлен в положение «10», переключатели «Hz» и «Множитель» - в положения, соответствующие частоте 1 кГц.

Частотомер Ч3-35 (Ч3-34): вход «А» подключён к разъёму «ВЫХОД» лабораторной установки, переключатель режима работы «РУЧНОЙ – АВТОМАТИЧЕСКИЙ» - в положении «», переключатель «МЕТКИ ВРЕМЕНИ» - в положении «Вх. А», переключатель «ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ» - в положении «0,1 S», переключатель «РОД РАБОТЫ» - в положении «Частота А», переключатель аттенюатора входа «А» - в положении «1:10», переключатель полярности запуска канала «А» - в положении «П».

Мультиметр АРРА-203 (205): входные гнёзда «VHz» и «COM» соединены с гнёздами «Пороговое напряжение» макета, переключатель режимов - в положении «V=».

Рис.4.5. Структурная схема лабораторной установки для исследования законов распределения вероятностей случайных процессов.

Задание 1. Исследование интегрального закона распределения гармонического колебания со случайной начальной фазой

1.1. Включить питание лабораторной установки и приборов (выключатель сети мультиметра АРРА находится на задней панели прибора). Включить питание термостата (тумблер «») частотомера. Переключатель на передней панели установки поставить в положение «Интегральный закон». Наблюдая осциллограмму гармонического колебания на осциллографе, с помощью потенциометра регулировки выходного напряжения генератора Г3-118 установить амплитуду колебания А=1,5 В.

1.2. Установить с помощью потенциометров на передней панели установки пороговое напряжение, измеряемое мультиметром, х = + 2,0 В. Подключить вход осциллографа к разъёму «Выход» установки, отключив от него вход частотомера. Определить параметры T=…, t_и=… наблюдаемой последовательности измерительных импульсов.

1.3. Установить переключатель скорости развёртки «TIME/DIV» в положение «0,2 mS».Уменьшая пороговое напряжение, наблюдать образование бланкируемых интервалов импульсной последовательности вплоть до полного исчезновения импульсов. Установить пороговое напряжение х=0,0 В. Зарисовать осциллограмму. Измерить отношение длительности пачки импульсов к периоду следования пачек t_п/T_п.

1.4. Подключить вход осциллографа к разъёму «Входной сигнал», а вход частотомера – к разъёму «Выход». Изменяя пороговое напряжение в пределах х=(-1,5В…+1,5В), определить с помощью частотомера соответствующее число импульсов n на выходе установки. Результаты измерений внести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

х, В	-1,5	-1,2	-0,9	-0,6	-0,3	0,0	0,3	0,6	0,9	1,2	1,5
n(x)
F(x)=10-3·n
F(x)теор.

Задание 2. Исследование дифференциального закона распределения гармонического колебания со случайной начальной фазой

2.1. Переключатель на передней панели установки поставить в положение «Дифференциальный закон». Установить с помощью потенциометров на передней панели установки пороговое напряжение, измеряемое мультиметром, х=0,0 В. Подключить вход осциллографа к разъёму «Выход» установки, отключив от него вход частотомера. Измерить отношение длительности пачки импульсов к периоду следования пачекt_п/T_п.

2.2. Подключить вход осциллографа к разъёму «Входной сигнал», а вход частотомера – к разъёму «Выход». Изменяя пороговое напряжение в пределах х=(-1,5В…+1,5В), определить с помощью частотомера соответствующее число импульсов n на выходе установки. Определить минимальное и максимальные значения n (см. рис.4.6).

Рис.4.6 Зависимость числа импульсов на выходе установки от порогового напряжения при измерении дифференциального закона распределения гармонического колебания со случайной начальной фазой

Разделив область значений функции n(x) на пять интервалов, произвести измерения в соответствующих точках, включаяn_max1иn_max2, для каждой из ветвей функции. Результаты измерений внести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

n(x)
х, В
p(x)=6,67·10‑3·n, В-1
p(x)теор.

Задание 3. Исследование интегрального закона распределения теплового шума

3.1 Выключить генератор Г3-118. Переключатель на передней панели установки поставить в положение «Интегральный закон». Подключить (с помощью преподавателя) генератор шума к разъёму «Входной сигнал» установки. По осциллограмме выборки шума определить наблюдаемую область значений шумового напряжения U_max. Рассчитать эмпирическое значение среднеквадратического отклонения шума σ=U_max/6. Изменяя пороговое напряжение в пределахх=(-2…+2) с шагом, обеспечивающим получение 9…11 значений n(x), произвести измерения числа импульсов n(x). Составить и заполнить таблицу4.3, по форме аналогичную таблице 4.1.

Таблица 4.3

х, В
n(x)
F(x)=10-3·n
F(x)теор.

Задание 3. Исследование дифференциального закона распределения теплового шума

4.1 Переключатель на передней панели установки поставить в положение «Дифференциальный закон». Изменяя пороговое напряжение в пределаxх=(2…+2) с шагом, обеспечивающим получение 9…11 значений n(x), произвести измерения числа импульсов n(x). Составить и заполнить таблицу 4.4.

Таблица 4.4

х, В
n(x)
p(x)=6,67·10-3·n, В-1
p(x)теор.