Studiul osciloscopului catodic, Masurari in regim dinamic

Studiul osciloscopului catodic, Masurari in regim dinamic

Masurarea defazajului

Doua semnale sinusoidale de frecvente si amplitudini egale sunt vizualizate pe ecranul unui osciloscop catodic cu doua spoturi (figura 8.3). Cunoscand si latimea spotului sa se determine expresiile celor doua semnale si eroarea relativa la determinarea defazajului, datorata dimensiunii spotului.

Amplitudinile celor doua semnale:

Valorile efective ale celor doua semnale:

Frecventa semnalelor:

Defazajul dintre semnale:

Expresiile tensiunilor alternative vizualizate sunt:

Eroarea relativa la determinarea defazajului:

Masurarea frecventei

La intrarea Y a unui osciloscop catodic se aplica semnalul sinusoidal produs de un generator standard la care frecventa si amplitudinea sunt reglabile si au valori cunoscute, iar sistemului de deflexie orizontala un semnal sinusoidal de frecventa necunoscuta, . Se modifica coeficientul de deflexie pe verticala si nivelul semnalului etalon pana cand imaginea se incadreaza intr-un patrat determinat de liniile rastrului ecranului. Apoi se regleaza frecventa la generatorul standard si se constata ca pentru imaginea
pe ecran este aceea a unei elipse care trece prin fazele prezentate
in figura .4.

Se observa ca intr-un interval de timp se desfasoara 5 astfel de cicluri complete. Sa se determine frecventa necunoscuta .

Cele doua semnale aplicate pe canalele X si Y sunt:

Cand cele doua frecvente sunt foarte apropiate se poate considera ca semnalele au frecvente egale, dar faza , variaza lent in timp.

Daca se noteaza cu momentul in care elipsa degenereaza intr-un segment situat in cadranele 1 si 3 si considerand perioada miscarii elipsei se poate scrie: din care rezulta:

sau

Deci:

Masurarea valorii efective si a perioadei

Pe ecranul unui osciloscop catodic se vizualizeaza un semnal sinusoidal (figura 8.10) pentru care diviziuni, iar distanta dintre doua varfuri consecutive diviziuni. Fiind cunos-cute, coeficientul de deviatie pe verticala si co-eficientul bazei de timp sa se determine valoarea efectiva a tensiunii alternative si frecventa acesteia.

Amplitudinea tensiunii alternative este:

Valoarea efectiva:

Perioada semnalului masurat:

Frecventa:

Masurarea frecventei prin metoda figurilor Lissajous

Unui osciloscop catodic avand coeficientul de deflexie pe verticala si coeficientul de deflexie pe orizontala , i se aplica pe canalul Y un semnal sinusoidal de frecventa , iar pe canalul X un alt semnal sinusoidal de frecventa necunoscuta. Sa se determine expresiile celor doua tensiuni, daca pe ecranul aparatului se obtine imaginea stabila din figura 8.12.A. Se considera ca osciloscopul nu introduce distorsiuni de faza.

Semnalele aplicate au expresiile:

Amplitudinea semnalului este:

Amplitudinea semnalului :

Pe baza relatiei:

pentru figura Lissajous formata se deduce:

Deci:

Tinand seama ca figurile Lissajous depind si de defazajul dintre cele doua tensiuni si asa cum se prezint in figura 8.12.B. se deduce:

Determinarea caracteristicilor magnetice ale unui material fero-magnetic.

Pentru determinarea caracteristicilor magnetice ale unui material fero-magnetic se u-tilizeaza sche-ma prezentata in figura .a.

Pe un esantion toroidal realizat din materialul studiat sunt re-partizate uni-form spire ale infa-surarii de magnetizare alimentata de la o sursa de tensiune alternativa cu frecventa . Pe acelasi circuit magnetic este dispusa infasurarea de masurare a inductiei magnetice avand spire, la bornele sale fiind conectat amplificatorul A cu factor de multiplicare in bucla deschisa foarte mare (). Tensiunea de la iesirea amplificatorului se aplica canalului Y al osciloscopului catodic, in timp ce sistemului de deflexie pe orizontala i se aplica tensiunea culeasa pe rezistenta parcursa de curentul de magnetizare . Pe ecranul osciloscopului apare o curba inchisa care reprezinta ciclul de histerezis magnetic al materialului testat (figura 8.17.B).

Circuitul magnetic este realizat din tole, avand grosimea , diametrul exterior si diametrul interior , iar den-sitatea materialului este:

.

Cunoscand valorile compo-nentelor schemei: , , si coeficientii de deflexie pe verticala si pe orizontala sa se determine inductia maxima , intensitatea maxima a campului magnetic si pierderile specifice in fier.

Rezolvare

Din legea circuitului magnetic: se deduce , in care l semnifica lungimea unei linii medii de camp magnetic:

Se poate scrie:

sau:

in care reprezinta deviatia maxima pe orizontala a spotului osciloscopului corespunzatoare ciclului de histerezis.

Numeric se obtine:

Deoarece rezulta:

Tensiunea indusa la bornele infasurarii de masurare este:

Considerand curentul de intrare in amplificator neglijabil, conform primei teoreme a lui Kirchhoff:

sau:

Tinand seama ca se obtine:

Deoarece factorul de amplificare are valoare foarte mare se poate scrie:

Deci:

Rezulta:

Sau:

in care reprezinta deviatia maxima pe verticala a spotului, corespunzatoare ciclului de histerezis:

Deoarece se obtine

Pentru determinarea pierderilor specifice de energie in esantion se exprima aria ciclului de histerezis si se deduce succesiv in care:

Aici V reprezinta volumul materialului feromagnetic.

Rezulta:

in care A se exprima in cm².