Главная страница

Методическое пособие лаб. раб. Учебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители


Скачать 1.98 Mb.
НазваниеУчебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители
АнкорМетодическое пособие лаб. раб.pdf
Дата08.10.2018
Размер1.98 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаMetodicheskoe_posobie_lab_rab.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипУчебное пособие
#46743
страница6 из 12
Каталогpsmu2016

С этим файлом связано 4 файл(ов). Среди них: ПРЕПАРАТЫ.pptx.pptx, ped_tselevoe.pdf, inostrantsy_kontrakt.pdf, Metodicheskoe_posobie_lab_rab.pdf, БИОЛОГИЯ.doc.
Показать все связанные файлы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Упражнение 1. Определение индуктивности катушки
1.
Проверить электрическую цепь (рис.8), состоящую из последовательно соединенных катушки индуктивности
L, батареи конденсаторов
C, амперметра A и реостата R.
2.
Подключить вольтметр для измерения напряжения на катушке.
3.
Поставить движок реостата в среднее положение.
4.
Включить цепь и, изменяя сопротивление реостата, получить пять различных значений тока ( в пределах от 0,1 до 0,3 A) и напряжения.
5.
Вычислить индуктивное сопротивление катушки по формуле
X
L
=
2 2
R
I
U







, где R - активное сопротивление катушки (указано на катушке).
6.
Найти среднее значение X
L и рассчитать индуктивность катушки:


L
X
L
, где

=2

=2

50

=314 Гц.
7.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
№ п/п
U (B)
I (A)
R (Ом)
X
L
(Ом)
L ( Гн )
1 2
3 4
5
Сумма
L
X _________
Среднее
L
X _________
Рис
.8

68
Упражнение 2. Определение емкости конденсатора
1.
Переключить вольтметр для измерения напряжения на конденсаторе C.
2.
Поставить движок реостата в среднее положение.
3.
Включить цепь и, изменяя сопротивление реостата, получить пять различных значений силы тока и напряжения.
4.
Вычислить емкостное сопротивление по формуле
I
U
X
C

5.
Найти среднее значение
C
X и рассчитать емкость конденсатора:


C
X
C
1 6.
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.
№ п/п
U (B)
I (A)
X
C
(Ом)
С (Ф)
1 2
3 4
5
Cумма
C
X __________
Среднее
C
X ___________
Упражнение 3. Проверка закона Ома для полной цепи переменного тока
1.
Переключить вольтметр для измерения напряжения на участке АВ, состоящем из последовательно включенных активного, индуктивного и емкостного сопротивлений.
2.
Включить цепь и измерить одно значение напряжения и силы тока
(в пределах 0,1 - 0,3 A) на этом участке.
3.
Вычислить полное сопротивление участка АВ:
I
U
Z

4.
Рассчитать полное сопротивление участка АВ через средние значения индуктивного, емкостного и активного сопротивлений по формуле
2 2
)
(
C
L
X
X
R
Z




69 и сравнить с результатом, полученным в пункте 3.
5.
Результаты измерений и вычислений занести в протокол.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1.
Переменный ток.
2.
Уравнение и график гармонического тока.
3.
Мгновенное, амплитудное и эффективное значение силы переменного тока и ЭДС.
4.
Цепь переменного тока с активным сопротивлением R.
5.
Цепь переменного тока с емкостным сопротивлением X
C
6.
Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением X
L
7.
Вывод закона Ома для полной цепи переменного тока. Импеданс цепи.
8.
Понятие о сдвиге фаз в цепи переменного тока с X
L
, X
C
и в цепи с полным сопротивлением. В каких случаях сдвиг фаз равен нулю

9.
Понятие о резонансе напряжений.
10.
Импеданс тканей организма. Эквивалентные схемы тканей.
11.
Понятие о реографии, ее виды. Частотная зависимость импеданса тканей, ее использование в медицине.

70
Лабораторная работа №7
ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Цель
работы:
ознакомление с принципом действия электронного осциллографа и его основных узлов; определение чувствительности вертикального входа осциллографа к переменному напряжению; изменение величины неизвестного напряжения; наблюдение формы исследуемых сигналов, определение частоты неизвестного сигнала.
Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, источник исследуемого напряжения, одно- и двухполупериодный выпрямители, релаксационный генератор, трансформатор, звуковой генератор.
ТЕОРИЯ
Электронный осциллограф (ЭО) применяется для исследования и визуального наблюдения быстроизменяющихся процессов электрического характера.
Осциллографические устройства применяются в медицине для регистрации биопотенциалов с последующим их анализом, что играет большую роль при специфических исследованиях и диагностике заболеваний.
Достоинствами электронного осциллографа являются высокая чувствительность и безынерционность действия, что позволяет исследовать процессы длительностью до
8 6
10 10



с.
Устройство электронного осциллографа можно представить блок-схемой (рис.1)

71
На рис. 1 введены следующие обозначения:
ЭЛТ - электронно-лучевая трубка, служащая для преобразования электрических сигналов в видимое графическое изображение;
ВУ - вертикальный усилитель, служащий для усиления входного сигнала U
ИССЛ.
, которое подается на вертикально отклоняющие пластины «YY» ( U
ВЕРТ.
).
ГУ- горизонтальный усилитель, служащий для усиления сигнала генератора развертки
ГР - U
РАЗВ.
, которое подается на горизонтально отклоняющие пластины «XX»
( U
ГОРИЗ,
).
ВхУ - входное устройство, служащее для согласования исследуемого U
ИССЛ.
сигнала с вертикальным усилителем ВУ.
ГР - генератор развертки, вырабатывающий пилообразное напряжение, равномерно перемещающее электронный луч по экрану ЭЛТ в горизонтальном направлении.
БС - блок синхронизации, осуществляющий процесс согласования периодов напряжения исследуемого сигнала и генератора развертки.
БП - блок питания всех блоков осциллографа.
Рассмотрим принцип действия всех блоков осциллографа.
Электронно-лучевая трубка
Электронно-лучевая трубка является главным рабочим элементом осциллографа.
Она представляет собой электровакуумный прибор, состоящий из баллона, расширенная часть которого заканчивается экраном. Внутри трубки впаян ряд электродов различного назначения, находящихся в условиях высокого вакуума ( давление
8 7
10 10



мм рт.ст.)

72
На рис.2 показаны основные элементы электронно-лучевой трубки с электростатическим управлением. В узкой части трубки находятся электроды, образующие «электронную пушку», в расширенной - система отклоняющих пластин YY
и XX, АКВ - аквадаг ( суспензия графита в воде, применяемая для образования электропроводящего слоя на внутренней поверхности электронно-лучевой трубки ),
Э - экран.
Электронная пушка
Электронная пушка включает в себя нить накала Н, катод К, модулятор М, аноды
А1 и А2. Нить накала нагревается от блока питания и подогревает катод до высокой температуры Т=1000-1100 0
К. В результате этого электроны выходят с поверхности катода
(термоэлектронная эмиссия) и образуют вблизи катода электронное облако). При подаче на аноды А1 и А2 больших положительных относительно катода потенциалов электроны от катода устремляются к анодам и экрану, образуя рассеянный электронный пучок.
Модулятор, потенциал которого отрицателен относительно катода, располагается намного ближе к катоду, чем аноды А1 и А2. На рис.3 графически изображено электрическое поле между катодом и модулятором.
Под действием силы Кулона часть электронов, вылетающих из катода К, возвращается к катоду, а другая часть движется под некоторым углом к силовым линиям электрического поля и вылетает через отверстие в модуляторе.
Помнить!
Сила Кулона для отрицательных частиц направлена против вектора
напряженности электрического поля, который касателен к силовой линии !
Возможность вылета электрона за пределы модулятора обусловливается тем, что
Рис.3

73
кинетическая энергия электронов, вылетающих из катода, больше работы торможения
электронов электрическим полем.
Изменяя потенциал модулятора, можно регулировать число электронов, проходящих через модулятор, то есть плотность электронного пучка, а, следовательно, яркость изображения на экране трубки.
Пройдя модулятор, электронный пучок «прижимается» к оси трубки, собираясь в точку A - это так называемая предварительная фокусировка электронного луча.
За точкой A электронный пучок опять становится расходящимся. Дальнейшее формирование электронного
«луча»
(фокусировка и ускорение электронов) осуществляется электрическими полями анодов А1 и А2. Действие неоднородного электрического поля между анодами А1 и А2 подобно действию оптической системы
(рис.4,в). Рассмотрим это отдельно.
Фокусировка и ускорение электронов.
Аноды А1 и А2 выполнены в виде полых металлических цилиндров, диаметр анода А1 меньше диаметра анода А2. На анодах создаются большие положительные потенциалы относительно катода ( на А1 - сотни вольт, на А2- несколько киловольт ) с целью увеличения скорости электронов.
На рис. 4,а графически изображено электрическое поле между анодами. Силовые линии электрического поля направлены от А2 к А1, так как потенциал второго анода
Рис.4

74 больше потенциала первого анода. На рис.4,б изображена приблизительная траектория движения электрона в поле анодов и одна из силовых линий этого поля. Рассмотрим действие сил электрического поля F и F

на движущийся электрон в точкахВ
1
и В
2
траектории. Каждую из сил можно разложить на две составляющие - горизонтальную и вертикальную.
Горизонтальные составляющие ускоряют электроны вдоль оси трубки и направляют их к экрану. Вертикальные составляющие отклоняют электроны в направлении, перпендикулярном оси трубки. В поле первого анода вертикальная составляющая силы «прижимает» электроны к оси, в поле же второго анода - старается отклонить электроны от оси трубки. Так как скорость электронов в поле анодаА2 значительно больше их скорости в поле анодаА1 (

А2
»

А1
), то электроны не успевают отклониться от оси трубки и двигаются вдоль оси к экрану. Следовательно, собирающее действие поля анода А1 значительно преобладает над рассеивающим действием поля анода А2. Регулируя величину потенциала на аноде А1, можно получить на экране осциллографа резко очерченное светлое пятно малого диаметра, то есть сфокусировать электронный луч.
Экран электронного осциллографа
Экран представляет собой тонкий слой люминофора, способного светиться при бомбардировке его электронами. В зависимости от состава люминофора свечение экрана может быть различного цвета ( зеленого, голубого и т.д.). Люминофор обладает длинным послесвечением, что позволяет изучать и медленно изменяющиеся процессы.
При свечении экрана образуются вторичные электроны, которые, накапливаясь на экране, могут увеличивать его отрицательный заряд до большой величины, что нарушит нормальную работу электронно-лучевой трубки. Для отвода вторичных электронов с экрана расширенную часть внутренней поверхности колбы покрывают электропроводящим слоем - аквадагом, который соединяют через анод А2с положительным полюсом источника питания осциллографа.

75
Система отклоняющих пластин
Данная система состоит из двух пар взаимно перпендикулярных пластин: YY и XX.
Электронный луч, двигаясь в электрическом поле пластин, отклоняется к пластине, потенциал которой положителен. Пластины YY, электрическое поле которых отклоняет электронный луч в вертикальном направлении, называют вертикально-отклоняющими
(рис.5,а). Пластины XX, электрическое поле которых отклоняет луч в горизонтальном направлении, называют горизонтально-отклоняющими (рис.5,б).
Изменяя напряжение на пластинах, можно перемещать электронный луч на экране осциллографа в двух взаимно перпендикулярных направлениях: в вертикальном и горизонтальном ( рис. 5 а, б).
Исследуемый сигнал подается на YY пластины. На экране осциллографа можно получить кривую, изображающую форму исследуемого сигнала. Для этого одновременно с исследуемым сигналом на XX пластины подается напряжение пилообразной формы
(рис.6), которое, постепенно увеличиваясь, вызывает равномерное движение электронного луча по горизонтали.
Таким образом получают развертку исследуемого сигнала по горизонтали пропорционально времени, то есть графическое изображение зависимости напряжения от времени. Если период пилообразного напряжения T
разв.
кратен периоду исследуемого
Рис.5

76 сигнала T
иссл..
,
то есть Т
разв.
= n·T
иссл.
, где n=1,2,3, ....., изображение на экране окажется единственным и неподвижным ( рис.7, а).
Пилообразное напряжение горизонтальной развертки вырабатывает специальный генератор пилообразного напряжения, который называют генератором развертки.
Генератор развертки
Принцип работы генератора пилообразного напряжения основан на периодической зарядке и разрядке конденсатора.
Рассмотрим упрощенную схему генератора ( рис.8). Пусть переключатель К находится в положении 1. Конденсатор С начинает заряжаться через зарядное сопротивление R
зар зарядным током i
зар
. Напряжение на конденсаторе увеличивается по экспоненциальному закону (рис.9, кривая 1).
Рис.6
Рис. 6
Рис.7

77
Для напряжения развертки используют только линейный участок экспоненты 1.
При достижении на конденсаторе напряжения развертки U
разв.
переключатель К переводится в положение 2 ( рис.8), и конденсатор начинает разряжаться через сопротивление R
разр
. Сопротивления R
зар и R
разр подбирают так, чтобы R
разр
« R
зар
, поэтому разряд конденсатора происходит значительно быстрее заряда, то есть t
разр
« t
зар
После разрядки переключательК снова переводится в положение 1 и процесс повторяется (рис.9, кривая 2). В электронных осциллографах переключатель К может быть выполнен на неоновой лампе или радиолампе, транзисторе или микросхеме. Управление переключателем в электронном осциллографе осуществляется генератором коротких импульсов.
Чувствительность вертикального входа осциллографа к переменному
напряжению
Одним из основных параметров электронно-лучевых трубок является чувствительность.
Чувствительность показывает, на сколько миллиметров перемещается луч по экрану при изменении напряжения на отклоняющих пластинах на 1 В.
Чувствительность определяется по формуле
0
U
h


мм/В, где

- чувствительность, h- величина перемещения электронного луча на экране трубки в мм ( рис.10);U
0
- амплитудное значение напряжения.
При подаче синусоидального напряжения на вход Y осциллографа электронный луч на экране осциллографа начертит вертикальную прямую, длина которой H=2h , то есть соответствует двойной амплитуде приложенного напряжения. Амплитуду подаваемого напряжения можно определить через действующее (эффективное) значение

78 напряжения по формуле U
0
=U
Д
2 . С учетом этого чувствительность вертикально отклоняющих пластин можно определить по формуле

=

2 5
,
0
Д
U
H
Д
35
,
0
U
H

В современных трубках

= 0,1

1,0 мм/В.
Чувствительность электронно-лучевой трубки в горизонтальном и вертикальном направлениях неодинакова, так как одна пара пластин расположена дальше, чем другая.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Упражнение 1. Знакомство с назначением ручек управления
электронного осциллографа
Включить прибор в сеть (220В), дать ему прогреться в течение 3 минут.
2. Выключить генератор развертки, поставив ручку «Диапазон частот» в положение «0».
3.
Сфокусировать электронный луч, появившийся на экране, в точку, используя ручки управления « Фокус», «Яркость».
4.
Вывести точку в центр экрана с помощью ручек управления «Смещение Y(

)»,
«Смещение X(

)». ( Работать следует, по возможности, при меньшей яркости изображения на экране, так как экран «выгорает»).
5.
Подать переменное напряжение на горизонтально отклоняющие пластины
«XX», соединив вход «X» осциллографа с клеммами (1-2) рабочей схемы ( макет). Под действием этого напряжения электронный луч вычерчивает на экране осциллографа горизонтальную линию, длина которой соответствует двойной амплитуде приложенного напряжения (2U
0
).
6.
Изменить длину горизонтальной линии вращением ручки «Усиление X».
7.
Повторить пункты 5,6 для вертикального входа «Y» осциллографа.
Упражнение 2. Измерение частоты сигнала по фигурам Лиссажу.
Кривые сложной формы, получаемые в результате сложения двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаний, называют фигурами Лиссажу. Форма фигур
Лиссажу зависит от соотношения частот ( периодов), амплитуд и начальных фаз складываемых колебаний.

79 1.
Выключить генератор развертки ручкой управления «Диапазон частот».
2.
Подать на вертикальный вход переменное напряжение неизвестной частоты, соединив клеммы (1-2) рабочей схемы с входом «Y» осциллографа.
3.
Подать сигнал от звукового генератора на горизонтальный вход «X» осциллографа.
4.
Установить ручку генератора частоты звукового генератора в положение
50 Гц (

x
), добившись устойчивого положения фигуры Лиссажу.
5.
Зарисовать фигуру Лиссажу и определить частоту исследуемого сигнала

y по формуле

x
/

y
=n
y
/n
x
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

перейти в каталог файлов
связь с админом