Лабораторная работа № 1 дискретные (компьютерные) измерительные приборы и технология измерений в виртуальных и реальных схемах

1.1. Цель работы

Ознакомление с составом и работой лабораторного стенда и его частей, установка и измерение параметров детерминированных сиг-налов.

1.2. Предварительное задание

1. Ознакомьтесь с основным составом виртуального лабораторного стенда (прил. 1). Изучите назначение, принцип работы и основные характеристики следующих приборов:

• мультиметров – Multimeter XMM1 и многофункционального быстродействующего мультиметра (виртуальный аналог промышленного прибора 34401А);

• функциональных генераторов – Function Generator XFG1 и высокочастотного функционального генератора (виртуальный аналог промышленного прибора 33120А);

• осциллографов – Oscilloscope XSC1 и широкополосного двухканального осциллографа (виртуальный аналог промышленного прибора 54622D);

• источников переменного тока для немодулированных и модулированных сигналов, индикаторных приборов (вольтметры, амперметры, индикаторы и т.д.) в среде «Multisim-10»;

• лабораторной станции NI ELVIS: состав, элементы управления и контроля, подключение реальных и виртуальных цепей и измерительных приборов.

2. Просмотрите контрольные вопросы, приведенные в конце работы. При защите лабораторной работы вам необходимо в той или иной форме отвечать на большинство из них.

3. Подготовьте бланк отчета к лабораторной работе. Форма титульного листа отчета приведена на стенде лаборатории, а его содержание дано в конце лабораторной работы.

1.3. Практическое (лабораторное) задание

Включите компьютер и дисплей. Затем нужно открыть диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Лабораторная работа № 1» и файл «Lab_Rab_1».

1. Ознакомьтесь с виртуальными измерительными приборами непосредственно на рабочем месте. Для этого щелкните по кнопке «Аппаратура». Перед вами откроется экран с кратким описанием измерительной аппаратуры и возможностью более подробно рассмотреть любую группу аппаратуры, щелкнув по соответствующей кнопке. При этом для каждого прибора показаны его изображение на принципиальной схеме, панель управления и установки параметров. Для некоторых приборов имеется кнопка «Дополнительно», щелчком по которой можно вызвать более подробное описание порядка включения прибора и установки его параметров. Основное внимание обратите на такие вопросы, как порядок работы соответствующего устройства или прибора, назначение и использование органов управления, проведение измерений. Прежде чем переходить к измерениям, внимательно ознакомьтесь с приборами вашего стенда (рис 1.1).

Рис. 1.1. Схема измерений параметров сигналов

2. Установите и измерьте основные параметры простейших периодических сигналов. Для этого, щелкнув по кнопке «Выход», вернитесь к экрану файла «Lab_Rab_1». Перед началом работы введите номер вашего рабочего стенда; если он вам неизвестен, спросите у преподавателя. После того как вы нажмете кнопку «Ввод», станут доступными кнопки «Описание» и «Стенд» и появятся параметры сигналов, необходимые вам для работы. Перепишите эти параметры в таблицы вашего протокола в графу «Установленные параметры». Помните, что кнопкой «Описание» вы всегда можете вызвать краткий вариант данного описания на экран и просмотреть нужные вам разделы. Щелкнув по кнопке «Стенд», можно вызвать в среде «Multisim-10» схему вашего первого эксперимента. Проверьте, соответствует ли номер стенда номеру вашей бригады, если нет – обратитесь к преподавателю.

А) Гармоническое колебание. На выходе генератора XFG1 установите значение частоты и амплитуды гармонического сигнала в соответствии с указаниями в рабочем файле «Lab_Rab_1» вашего компьютера. С помощью осциллографа XSC1 и мультиметра XMM1 измерьте параметры этого сигнала (F, T = 1/F, U_m , U_эф) и занесите их в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Параметры сигнала	Установленные параметры	Измеренные
		осциллографом	мультиметром
T, мс	–
F, кГц
Um, B
Uэф, B	–

Б

Рис. 1.2

) Последовательность прямоугольных импульсов (рис. 1.2). Переведите генератор XFG1 в режим меандра («Длительность» = = 50 %) и установите частоту и размах сигнала, указанные в рабочем файле. Измерьте частоту (F = 1/T), размах (U_max) и постоянную составляющую меандра (U₌).

Установите длительность положительного импульса τ_и = 0.1T («Длительность» = 10 %) и измерьте F = 1/T, τ_и , q = T/ τ_и , U_max и U₌ . Результаты измерений занесите в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Параметры	Установленные	Измеренные
		меандр	импульс
T, мс	–
F, кГц
Umax, B
τи, мс	–
q	–
U=, B	–

В) Последовательность треугольных импульсов. Не изменяя частоты и размаха сигнала, переведите генератор XFG1 в режим треугольного сигнала («Длительность» = 50 %), а затем в режим нисходящей («Длительность» = 10 %) и восходящей («Длительность» = 90 %) пилы. Полученные импульсы зарисуйте с учетом временных соотношений.

3. Установите и измерьте параметры сигнала с амплитудной модуляцией (АМ-сигнала).

А) Уберите провод от схемы к генератору XFG1 и подключите к генератору «Gen_AM-V1» (V1). Установите несущую частоту (f₀), частоту модуляции (F), амплитуду АМ-колебания (U_m) и коэффициент модуляции (М) в соответствии с параметрами, заданными в рабочем файле.

Рис. 1.3

Зарисуйте полученный на осциллографе модулированный сигнал и определите все его параметры: несущую частоту (f₀ = 1/T₀), модулирующую частоту (F = 1/T), коэффициент модуляции M = ΔU/U_m, где ΔU = (U_max – U_min)/2 – изменение амплитуды; U_m = (U_max + U_min)/2 – средняя амплитуда АМ-колебания. Результаты занесите в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Параметры	Установленные параметры	Измеренные Gen_AM-V1	Измеренные Gen_AM-X1
f0, кГц
T0, мкс	–
F, Гц
TM, мкс	–
М
Um, B
ΔU, B	–
Umax, B	–

Б) Повторите измерения, заменив генератор V1 на X1, и результаты занесите в табл. 1.3. Несущую частоту f₀ [кГц], частоту модуляции F [Гц] и коэффициент модуляции М (в десятичных долях единицы), измеренные и рассчитанные для генератора X1, введите в рабочий файл вашей программы. При измерениях и расчетах будьте внимательны. Помните, что суммарная ошибка во всех трех измерениях должна быть  12 % («Удовлетворительно»). При вводе числа следите, чтобы перед разделителем и после разделителя были обязательно цифры. Закончив измерения, не забудьте пригласить преподавателя.