Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Оборудование: Генератор сигналов высокочастотный Г4-158, осциллограф С1-93.
|
|
Исследование резонансных явлений в объеме твердых тел
Выполнил:
ст. гр. 342701
Ремизевич М.В.
Минск 2015
Цель работы:
1) Получить практические навыки работы на генераторе сигналов Г4-158 и осциллографе С1-93.
2) Построить АЧХ, выделить информативный участок, найти зависимость С(f).
Оборудование: Генератор сигналов высокочастотный Г4-158, осциллограф С1-93.
Схема экспериментальной установки – четырехполюсник, входными клеммами являются клеммы генератора Г4-158, выходными – клеммы образца.
Рисунок 1 – Блок-схемы вариантов включений:
Ход работы:
Задание:
1) Установить максимальное напряжение в режиме непрерывной генерации на генераторе высокочастотном Г4-158 на частоте 111.11 кГц и усилении +6 Дб, зарегистрировать сигнал на осциллографе С1-93.
2) Зарегистрировать значения выходного напряжения генератора Г4-158 при различных частотах.
3) Зарегистрировать значения выходного напряжения четырехполюсника, без образца и с образцом.
Воспользуемся формулой нахождения напряжения:
где - 
амплитуда напряжения, ω – циклическая частота, t – время.
Формула для циклической частоты:
ω = 2π f.
рад/с
Измерим зависимость входного напряжения от частоты (диапазон: 50-500 кГц) при вариантах включения №1, №2 и №3 (R=100кОм). Результаты занесем в Таблицу №1
Таблица 1 – Зависимость выходное напряжение генератора, четырехполюсника без образца, четырехполюсника с образцом от частоты.
| № Измерения | f, кГц | Выходное напряжение генератора, В | Выходное напряжение четырехполюсника без объекта, В | Выходное напряжение четырехполюсника с объектом, В |
| 6.1 | 0.95 | 0.89 | ||
| 5.7 | 0.63 | 0.56 | ||
| 5.4 | 0.43 | 0.4 | ||
| 5.1 | 0.33 | 0.3 | ||
| 4.7 | 0.26 | 0.23 | ||
| 4.4 | 0.21 | 0.19 | ||
| 4.1 | 0.17 | 0.16 | ||
| 3.9 | 0.14 | 0.14 | ||
| 3.6 | 0.13 | 0.12 | ||
| 3.4 | 0.11 | 0.1 | ||
| 3.2 | 0.1 | 0.09 | ||
| 3.0 | 0.09 | 0.08 | ||
| 2.8 | 0.08 | 0.076 | ||
| 2.7 | 0.07 | 0.068 | ||
| 2.6 | 0.06 | 0.063 | ||
| 2.5 | 0.06 | 0.069 |
Построим график зависимости выходного напряжения генератора от частоты:
Рисунок 2 – Зависимость U(f) (первый вариант включения):
U0
f, кГц
Рисунок 3 – Зависимость U(f) (при а) втором вариянте включения; б)третьем варианте включения)
Сх, Ф
f, кГц
В ходе работы был замечена аномалия на частоте около 100 кГц. Мы обнаружили первая резонансную частоту. Вторая и третья резонансные частоты были обнаружены в области 300кГц и 500кГц соответственно.
Таблица №2 – Результаты измерений резонансных и антирезонансных частот
| f, кГц | U, В | |
| Резонанс | 99, 972 | 3, 4 |
| Антирезонанс | 99, 961 | 0, 03 |
| Резонанс | 301, 52 | 0, 16 |
| Антирезонанс | 301, 5 | 0, 09 |
| Резонанс | 498, 05 | 0, 0625 |
| Антирезонансё | 497, 97 | 0, 0585 |
Рассчитаем коэффициент передачи четырехполюсника для каждой частоты.
где 
– напряжение, снимаемое с выхода четырехполюсника, 
– выходное напряжение генератора.
Таблица №3 – Значение коэффициента передачи на разных частотах
| № расчета | f, кГц | К |
| 0, 145902 | ||
| 0, 096552 | ||
| 99, 961 | 0, 005263 | |
| 99, 972 | 0, 596491 | |
| 0, 074074 | ||
| 0, 06 | ||
| 0, 048936 | ||
| 0, 043182 | ||
| 0, 039024 | ||
| 0, 034211 | ||
| 0, 033333 | ||
| 301, 5 | 0, 025 | |
| 301, 52 | 0, 044444 | |
| 0, 028824 | ||
| 0, 028125 | ||
| 0, 026667 | ||
| 0, 027143 | ||
| 0, 025185 | ||
| 0, 024706 | ||
| 497, 97 | 0, 0234 | |
| 498, 05 | 0, 025 | |
| 0, 0244 |
Рисунок 4 – Зависимость K(f):
K, Ф
f, кГц
Выразим и рассчитаем емкость образца (при различных частотах, а также та часть расчетов где К> 0.1нам не подходит, т.к. не выполняется условие К< < 1):
.
.
Таблица №4 – Результаты расчетов емкости образца на различных частотах при втором варианте включения
| № Измерения | f, кГц | Сх, 10-7 Ф, 2-й вариант включения | Сх, 10-7 Ф, 3-й вариант включения |
| 1, 7 | 1, 815 | ||
| 1, 625 | 1, 828 | ||
| 1, 66 | 1, 787 | ||
| 1, 6 | 1, 765 | ||
| 1, 595 | 1, 804 | ||
| 1, 585 | 1, 752 | ||
| 1, 596 | 1, 696 | ||
| 1, 597 | 1, 72 | ||
| 1, 46 | 1, 588 | ||
| 1, 488 | 1, 67 | ||
| 1, 41 | 1, 57 | ||
| 1, 358 | 1, 527 | ||
| 1, 324 | 1, 393 | ||
| 1, 362 | 1, 4 | ||
| 1, 407 | 1, 34 | ||
| 1, 324 | 1, 302 |
Рисунок 5 – Зависимость Сх от частоты (при: а)втором и б)третьем варианте включения):
Сх, Ф
f, кГц
Вывод: Был проверен закон кратности, который подтвердил теорию с высокой точностью, однако для более точных расчетов можно измерить напряжение около резонансных частот с меньшим шагом, а так же необходимо выполнение условия К< < 1.
|