F6- Wyznaczanie prędkości dźwięku metodą fali biegnącej

Transkrypt

1 F6- Wyznaczanie prędkości dźwięku metodą fali biegnącej Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie prędkości dźwięku w wodzie metodą fali biegnącej i zapoznanie się ze składaniem drgań harmonicznych oraz zasadą działania i obsługą oscyloskopu. Zagadnienia do przygotowania drgania harmoniczne, składanie drgań harmonicznych - krzywe Lissajoux [2] fale w ośrodkach spręŝystych; fale poprzeczne i podłuŝne fale dźwiękowe pomiar prędkości dźwięku metodą fali biegnącej zasada działania i obsługa oscyloskopu (dodatek A) zasada działania noniusza, pomiary śrubą mikrometryczną (dodatek B) Wprowadzenie Fale biegnące w ośrodku spręŝystym W wyniku wychylenia jakiegoś elementu objętości ośrodka spręŝystego z połoŝenia równowagi następują jego drgania (harmoniczne) wokół tego połoŝenia. Dzięki spręŝystym właściwościom ośrodka drgania te propagują się w ośrodku (są przekazywane do dalszych jego części). Falą biegnącą nazywamy falę zagęszczeń i rozrzedzeń ośrodka, mogącą się rozchodzić w ciałach stałych, ciekłych i gazowych. Taką falę opisuje równanie: y = A cos (ω t kx) (1) gdzie ω = 2π f jest tzw. częstością kołową a f częstością fali, natomiast wielkość k (nazywaną liczbą falową) definiuje się poprzez poniŝszy związek z długością fali λ: k = 2π / λ (2) Prędkość rozchodzenia się fali w danym ośrodku (u) zaleŝy od własności tego ośrodka i związana jest następującym wzorem z długością oraz częstością rozchodzącej się fali: u = λf (3) Częstość fali f zadawana jest przez wytwarzające falę źródło i równa jest odwrotności okresu: f = 1/T (4) Z propagacją (rozchodzeniem się ) fali w ośrodku spręŝystym wiąŝe się przenoszenie energii przez drgające cząstki ośrodka (dzięki propagacji zaburzenia w materii), nie jest ono jednak związane z przenoszeniem masy ( nie zachodzi ruch postępowy ośrodka jako całości). 1

2 Fale poprzeczne i podłuŝne Rodzaj fal rozchodzących się w danym ośrodku zaleŝy od jego właściwości spręŝystych, gdyŝ rozchodzą się tylko te drgania, które wywołują spręŝyste odkształcenia ośrodka. Gdy cząstki ośrodka wykonują drgania w kierunku zgodnym z kierunkiem rozchodzenia się fali mówimy, Ŝe w ośrodku rozchodzi się fala podłuŝna, a gdy cząstki ośrodka wykonują drgania w kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali mówimy o fali poprzecznej. W ośrodkach wykazujących jedynie spręŝystość objętości (gazy i większość cieczy) mogą rozchodzić się tylko fale podłuŝne. Natomiast w ośrodkach ulegających zarówno odkształceniu objętościowemu, jak i odkształceniu postaci, a takie właściwości mają ciała stałe, mogą rozchodzić się zarówno fale podłuŝne, jak i poprzeczne. Fala dźwiękowa i ultradźwięki Fala dźwiękowa jest podłuŝną falą mechaniczną o częstotliwości z zakresu słyszalnego przez człowieka tj. od ok. 20 Hz do ok. 20 khz. Fale o częstotliwości wyŝszej nazywamy ultradźwiękami, a niŝszej infradźwiękami. Prędkość rozchodzenia się fal mechanicznych w cieczach Prędkość rozchodzenia się fal mechanicznych w cieczach zaleŝy od ciśnienia, temperatury i gęstości ośrodka. Dla większości cieczy czystych zaleŝność prędkości rozchodzenia się w nich ultradźwięków od temperatury i ciśnienia jest z dobrym przybliŝeniem liniowa. Natomiast w przypadku roztworów i mieszanin, prędkość rozchodzenia się w nich fali ultradźwiękowej jest zaleŝna od stęŝenia. Dla roztworów soli w wodzie o stęŝeniach do ok. 25% zaleŝność ta jest liniowa, a dla wodnych roztworów kwasów zakres liniowości jest ograniczony do znacznie niŝszych stęŝeń. Przetworniki ultradźwiękowe Przetworniki ultradźwiękowe przetwarzają energię elektryczną, świetlną lub mechaniczną na energię fali ultradźwiękowej lub odwrotnie, mogą więc słuŝyć zarówno do generowania jak i detekcji ultradźwięków. Najwygodniejsze w uŝyciu i najbardziej efektywne są ultradźwiękowe przetworniki piezoelektryczne, w których wykorzystywane jest zjawisko piezoelektryczne, polegające na tym, Ŝe pewne kryształy umieszczone w polu elektrycznym doznają odkształceń mechanicznych zaleŝnych od kierunku pola elektrycznego. Z kolei odkształcenie mechaniczne takiego kryształu powoduje wytworzenie na jego powierzchni ładunku elektrycznego. Najbardziej znanym kryształem piezoelektrycznym jest kwarc. Stosowane są równieŝ przetworniki magnetostrykcyjne, elektromechaniczne i mechaniczne. Krzywe Lissajoux Krzywe Lissajoux, zwane teŝ figurami Lissajoux, są krzywymi które moŝna opisać równaniami parametrycznymi postaci: 2 x(t) = Asin(α t) (5) y(t) = Bsin(β t + δ) (6) Równania te opisują drgania harmoniczne. Kształt krzywych Lissajoux zaleŝy od stosunku α /β oraz wartości δ (α i β są częstotliwościami składanych drgań, a δ jest róŝnicą ich faz). W ogólnym przypadku dla α /β = 1 otrzymamy elipsę, która dla δ =0 przechodzi w odcinek, natomiast dla A=B i δ =π/2 w okrąg. Przy innych wartościach stosunku α /β otrzymuje się bardziej złoŝone figury, które są krzywymi zamkniętymi gdy α /β jest liczba wymierną.

3 Przykładowe krzywe Lissajoux przedstawione są w Tabeli poniŝej. Krzywa Lissajoux α /β δ 1 π/2, 3π/2 1 0, π, 2π 1/2 0, π/2, π, 3π/2, 2π 3/2 0, π/2, π, 3π/2, 2π 3/4 0, π/2, π, 3π/2, 2π Krzywe Lissajoux moŝna obserwować na oscyloskopie podając na płytki odchylania poziomego (X) drganie harmoniczne opisane równaniem (5) a na płytki odchylania pionowego (Y) drganie opisane równaniem (6). Pomiar prędkości rozchodzenia się fali metodą fali biegnącej opis metody pomiarowej W warunkach laboratoryjnych, pomiaru prędkości rozchodzenia się fali akustycznej w płynie (gazie lub cieczy) dokonać moŝna metodą fali biegnącej. Schemat układu do pomiaru prędkości ultradźwięków metodą fali biegnącej przedstawiony jest na rys. 1. œruba mikrometryczna naczynie z ciecz¹ głowica g³owica odbiorcza Y oscyloskop generator X głowica g³owica nadawcza Rys. 1. Schemat układu do pomiaru prędkości dźwięku metodą fali biegnącej. 3

4 Sygnał z generatora podawany jest na płytki odchylania poziomego oscyloskopu oraz na głowicę nadawczą. Fala ta jest odbierana przez głowicę odbiorczą i przetwarzana przez nią na sygnał elektryczny, który po wzmocnieniu podawany jest na płytki odchylania pionowego oscyloskopu. Odległość nadajnik-odbiornik moŝna zmieniać przesuwając jedną z głowic (w naszym przypadku głowicę odbiorczą). Zmieniamy w ten sposób róŝnicę faz rozwaŝanych sygnałów (δ). Na ekranie oscyloskopu obserwować będziemy zmianę kształtu krzywej Lissajoux, która powstaje w wyniku złoŝenia w/w sygnałów (rys. 2). Rys. 2. Krzywe Lissajoux obserwowane na ekranie oscyloskopu w zaleŝności od odległości nadajnik-odbiornik. RóŜnica faz pomiędzy dwoma skrajnymi odcinkami wynosi π, co odpowiada róŝnicy długości fali λ/2. Przy przesuwaniu mikrofonu o jedną długość fali elipsa dwukrotnie degeneruje się do odcinka (róŝnica faz sygnałów składowych wynosi wtedy 0 lub π, co odpowiada róŝnicy długości fali λ lub λ/2 odpowiednio). Pozwala to na wyznaczenie długości badanej fali dźwiękowej. Układ pomiarowy do pomiaru prędkości dźwięku w wodzie metodą fali biegnącej Schemat układu do pomiaru prędkości dźwięku metodą fali biegnącej przedstawiony jest na rys. 1. Głowicę odbiorczą przesuwa się za pomocą śruby mikrometrycznej. Metoda posługiwania się śrubą mikrometryczną jest opisana w dodatku do ćwiczenia. W skład układu doświadczalnego wchodzą: - generator ultradźwięków - przetworniki ultradźwiękowe - oscyloskop - śruba mikrometryczna - woda destylowana Przebieg doświadczenia 1. Podaj sygnał z generatora ultradźwięków na jedno z wejść oscyloskopu. 2. Odczytaj - przy róŝnych wzmocnieniach - amplitudę A obserwowanego na oscyloskopie sygnału. Zwróć uwagę na dokładność odczytu. 3. Odczytaj - przy róŝnych podstawach czasu - okres T obserwowanego na oscyloskopie sygnału. Zwróć uwagę na dokładność odczytu. 4. Połącz obwód eksperymentalny zgodnie ze schematem (rys. 1). 5. Naczyńko nad przetwornikiem napełnij wodą destylowaną. 6. Częstość generatora ultradźwięków ustal na ok. 2 MHz. Podaj sygnał na oscyloskop i odczytaj okres badanego sygnału. 7. Przy pomocy śruby mikrometrycznej przesuwaj górny przetwornik tak, aby uzyskane na ekranie oscyloskopu krzywe były odcinkami. Odczytaj i zapisz odpowiadające im połoŝenia śruby mikrometrycznej. 8. Powtórz pomiary wybierając inne częstości z zakresu MHz. Wskazówki do opracowania wyników 4

5 1. Na podstawie wykonanych pomiarów połoŝeń mikrofonu wyznacz długości badanych fal dźwiękowych. 2. Oszacuj niepewności pomiarowe wyznaczenia długości i okresu badanych fal dźwiękowych. 3. Wykonaj wykres λ ( T ) i metodą regresji liniowej wyznacz wartość prędkości dźwięku w wodzie oraz jej niepewność. 4. Porównaj uzyskany wynik z dostępnymi danymi literaturowymi (u = 1490 m/s w temperaturze 20 C, przy ciśnieniu normalnym 1 atm. = Pa) Uwaga: Zgodnie ze wzorami (3) i (4) długość fali wiąŝe się z jej okresem przez równanie: λ = u/f = ut. LITERATURA: [1] Dodatek do ćwiczenia [2] David Holliday, Robert Resnick: Fizyka tom I ( 15,19,20) [3] Tadeusz Dryński: Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. [4] Henryk Szydłowski: Pracownia fizyczna A, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997 lub

6 F-6 DODATEK A Oscyloskop Oscyloskop jest jednym z podstawowych przyrządów diagnostycznych i pomiarowych. MoŜna go spotkać nie tylko w laboratoriach badawczych fizyków, chemików czy biologów, ale takŝe w szpitalach i przychodniach. Znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba pomiaru lub kontroli przebiegu napięć elektrycznych w czasie. Dzięki istnieniu tzw. przetworników, czyli urządzeń przetwarzających mierzone wielkości fizyczne (np. ciśnienie czy temperaturę) na napięcie, zakres zastosowań oscyloskopu jest bardzo szeroki. Jest on podstawowym wyposaŝeniem większości laboratoriów. Oscyloskop składa się z czterech głównych bloków funkcyjnych (Rys. A.1.): wyświetlacza układów odchylania pionowego (kanałów Y) oznaczonych często jako CH1,2 lub A,B (większość oscyloskopów ma dwa kanały wejściowe) układu odchylania poziomego (tzw. podstawy czasu) układu wyzwalania (trigger) czyli synchronizacji podstawy czasu z obserwowanym sygnałem Tor odchylania pionowego (Kanał Y) V Wej ście (CH 1) Wzmacniacz regulowany Wyświetlacz t Badany sygnał Uk ład wyzwalania (trigger) Tor odchylania poziomego (podstawa czasu) Regulowany generator podstawy czasu Wzmacniacz Rys. A.1. Schemat blokowy oscyloskopu 6

7 Podstawową funkcją oscyloskopu jest wyświetlanie na ekranie zaleŝności napięcia sygnału elektrycznego od czasu. W typowym zastosowaniu pozioma oś X reprezentuje czas (t), a pionowa oś Y reprezentuje napięcie (V) jest to obserwacja pojedynczego przebiegu. MoŜna takŝe jednocześnie prowadzić obserwację, porównywać oraz dodawać lub odejmować dwa niezaleŝne sygnały podawane na kanały 1 i 2 jest to obserwacja dwu przebiegów, przy wykorzystaniu dwu kanałów. Inny tryb pracy oscyloskopu, wykorzystujący dwa kanały, pozwala na obserwację krzywych Lissajoux jest to tryb pracy X-Y, w którym generator sygnału podstawy czasu jest nieuŝywany. Wyświetlacz Podstawowym elementem oscyloskopu jest wyświetlacz, na którego ekranie moŝemy śledzić badany sygnał. Zadaniem wyświetlacza jest przedstawienie wykresu badanego przez nas napięcia w funkcji czasu V(t). Do niedawna najbardziej popularnym wyświetlaczem była lampa katodowa (CRT Cathode Ray Tube -ang.) podobna do lamp kineskopowych stosowanych w telewizorach czy ekranach monitorów. Obecnie często moŝna spotkać oscyloskopy z ekranami ciekłokrystalicznymi (LCD Liquid Crystal Display) lub półprzewodnikowymi. Lampa elektronowa, schematycznie przedstawiona na Rys. A.2., składa się z następujących podstawowych elementów: działka elektronowego, gdzie produkowana jest dobrze skolimowana wiązka elektronów skierowana w stronę ekranu wyświetlacza (zwykle przyspieszanych napięciem kilku lub kilkunastu kv ) elektrod optyki elektrostatycznej, odchylających wiązkę elektronów we wzajemnie prostopadłych kierunkach X i Y, liniowo w zaleŝności od napięcia doprowadzonego do tych elektrod. W najprostszym przypadku są to dwie, ustawione prostopadle pary równoległych do siebie metalowych płytek ekranu pokrytego od wewnątrz warstwą luminoforu substancji świecącej na skutek bombardowania elektronami. Rys. A.2. Schemat budowy lampy katodowej W tak zbudowanym wyświetlaczu wiązka elektronów zmienia swoje połoŝenie na ekranie w zaleŝności od wartości napięcia przyłoŝonego do elektrod odchylających, rysując na nim odpowiedni ślad. 7

8 Tor odchylania pionowego Podstawowym zadaniem toru odchylania pionowego jest odpowiednie wzmocnienie lub osłabienie badanego sygnału. Jest to realizowane przy pomocy regulowanego wzmacniacza kontrolowanego pokrętłem regulacji wzmocnienia, określającym jaka wielkość napięcia wejściowego powoduje wychylenie wiązki elektronów o jedną podziałkę (div) ekranu w pionie (V/div). Tor odchylania poziomego (podstawy czasu) Jak wspomniano powyŝej zadaniem oscyloskopu jest graficzne wyświetlenie zmian badanego napięcia w czasie. Gdy brak jest napięcia na elektrodach odchylania poziomego wiązka elektronów będzie zmieniała swoje połoŝenie tylko w pionie, w zaleŝności od amplitudy badanego napięcia, w wyniku czego na ekranie będzie widoczna pionowa linia. Aby zobaczyć zmiany napięcia w czasie, na elektrody odchylania poziomego doprowadzone jest cyklicznie napięcie liniowo narastające w czasie. Funkcję tą pełni tzw. generator podstawy czasu. Uproszczony przebieg napięcia wyjściowego z tego generatora jest przedstawiony na Rys. A.3. Rys. A.3. Przebieg napięcia na wyjściu najprostszego generatora podstawy czasu. Wiązka elektronów, pod wpływem napięcia z tego generatora odbywa cykliczną podróŝ po ekranie w kierunku poziomym. Ze względu na kształt sygnału z generatora podstawy czasu, wiązka odbywa swoją podróŝ z lewa na prawo stosunkowo wolno, w czasie ustalonym pokrętłem regulacji generatora, który jest na ogół określony na nim jako czas potrzebny na pokonanie jednej działki na ekranie (time/div), natomiast wraca na początek bardzo szybko, by znowu rozpocząć swój jednostajny ruch po ekranie. Na ogół zastosowany jest tu równieŝ dodatkowo tzw. układ wygaszania plamki, wygaszający wiązkę elektronów w czasie powrotu, aby nie pozostawiała śladu na ekranie. W ten sposób na ekranie oscyloskopu realizowane jest wyświetlanie badanego napięcia w funkcji czasu - V(t). Układ wyzwalania (trigger) Ten bardzo waŝny układ słuŝy do synchronizacji przebiegów generatora podstawy czasu ze zmianami badanego napięcia. ZałóŜmy, iŝ przedmiotem naszych pomiarów jest napięcie zmienne sinusoidalnie o okresie T B. Niech okres przebiegów z generatora podstawy czasu wynosi T P. JeŜeli T P jest całkowitą wielokrotnością T B to obraz otrzymany na ekranie oscyloskopu będzie stabilny, gdyŝ w czasie kaŝdego kolejnego przebiegu plamki po ekranie będziemy widzieć zawsze całkowitą ilość okresów badanego napięcia. 8

9 Tryby pracy oscyloskopu Oprócz opisanego jednokanałowego trybu pracy oscyloskopu V(t), tj. obserwacji pojedynczego przebiegu, istnieją jeszcze dwa podstawowe i często wykorzystywane tryby pracy: tryby pracy dwukanałowej V(t) oraz tryb pracy X-Y. W tych przypadkach wykorzystywany jest dodatkowo kanał 2 oscyloskopu. Tryby pracy dwukanałowej V(t) Większość oscyloskopów pozwala na jednoczesną obserwację, porównywanie oraz dodawanie lub odejmowanie dwóch niezaleŝnych sygnałów podawanych na kanały 1 i 2 jest to praca w trybie DUAL. W tym trybie na ekranie wyświetlane są jednocześnie dwa przebiegi. Podczas pracy dwukanałowej źródłem sygnału wyzwalającego moŝe być kanał 1 lub 2, przy czym przełączania dokonuje się krótkimi naciśnięciami przycisku TRIG. Długie naciśnięcie tego przycisku powoduje włączenie wyzwalania przemiennego sygnałami obu kanałów. W trybie ADD przebiegi wejściowe obu kanałów są sumowane i wynik tej operacji jest wyświetlany w postaci jednego śladu. Odejmowanie sygnałów realizowane jest przez odwracanie sygnału podawanego na kanał 2 (przycisk INV). Tryb pracy X-Y Oscyloskop moŝe równieŝ pracować w tzw. trybie X-Y. Generator sygnału podstawy czasu jest wtedy nieuŝywany, a na kanał 2 (X) podaje się drugi sygnał wejściowy. Praca w trybie X- Y pozwala między innymi na obserwacje krzywych Lissajoux. Obsługa oscyloskopu Do niedawna rzucającą się w oczy cechą charakterystyczną oscyloskopów była bardzo duŝa ilość pokręteł i przełączników kontrolnych znajdujących się na płycie czołowej. Obecnie, przy coraz powszechniejszym wprowadzaniu układów kontroli elektronicznej, płyty czołowe oscyloskopów mają mniej elementów, dzięki moŝliwości przełączania pełnionych przez nie w danej chwili funkcji. W nowszych typach oscyloskopów przyciski reagują na krótkie lub długie naciśnięcie oraz na kombinację dwóch przycisków. Ustawienia parametrów są sygnalizowane przez diody LED umieszczone na płycie czołowej lub wyświetlane wprost na ekranie. Bardzo pomocna funkcja autoregulacji AUTO SET! Krótkie naciśnięcie przycisku AUTO SET powoduje przełączenie oscyloskopu do pracy w ostatnio uŝywanym trybie odchylania pionowego. Jednocześnie funkcja ta ustawia standardowe parametry umoŝliwiające obserwację i pomiar większości nieskomplikowanych przebiegów. 9

10 Płyta czołowa oscyloskopu Hameg HM POWER Przycisk włączania zasilania. 2. AUTO SET Przycisk funkcji autoregulacji. 3. RM Przycisk sterowania przez interfejs szeregowy RS INTENS Potencjometr regulacji jaskrawości. 5. TR Potencjometr korekcji równoległości śladu. 6. FOCUS Potencjometr regulacji ostrości obrazu. 7. SAVE/RECALL Przycisk wywoływania i zapisywania pamięci ustawień oscyloskopu. Oscyloskop wyposaŝono w pamięć w której, w momencie wyłączenia zasilania zapisywane są aktualne ustawienia przyrządu. Pamięć moŝe być równieŝ wykorzystywana przez uŝytkownika do zapamiętania (do 9) róŝnych ustawień urządzenia, które w kaŝdej chwili moŝna odtworzyć przyciskiem SAVE/RECALL. 8. Y-POS. I Potencjometr regulacji połoŝenia przebiegu kanału 1 w pionie. 9. Y-POS. II Potencjometr regulacji połoŝenia przebiegu kanału 2 w pionie. 10. NM-AT Przełącznik wyzwalania automatycznego na normalne i vice versa. 11. TR Dioda stanu wyzwalania(patrz LEVEL) 12. LEVEL Potencjometr regulacji poziomu wyzwalania. 13. X-POS. Potencjometr regulacji połoŝenia przebiegu wzdłuŝ osi poziomej. 14. X-MAG. x10 Przycisk włączania 10-krotnego rozciągu przebiegu na osi X. 15. VOLTS/DIV. Potencjometr czułości wejściowej wzmacniacza odchylania pionowego w mv/div lub w V/div dla kanału CH I Przycisk wyboru kanału DUAL-XY Przycisk wyboru trybu pracy oscyloskopu. 10

11 18. TRIG. Przycisk wyboru źródła wyzwalania podczas pracy z wyzwalaniem wewnętrznym lub zewnętrznym. CH1 - wyzwalanie sygnałem z kanału 1 CH2 - wyzwalanie sygnałem z kanału 2 ALT - Wyzwalanie przemienne z kanału 1 i 2 W trybie wyzwalania przemiennego moŝliwe jest wyzwalanie podstawy czasu sygnałami o róŝnych częstotliwościach (asynchronicznymi) w kanałach 1 i 2. W takim przypadku układ odchylania musi pracować w trybie DUAL z przemiennym przełączaniem kanałów (ALT) i wyzwalaniem wewnętrznym. Aby uniknąć problemów z synchronizacją zalecane jest ustawienie sprzęŝenia AC. EXT - Wyzwalanie sygnałem zewnętrznym (np. z osobnego generatora). Kształt zewn. sygnału wyzwalającego moŝe całkowicie się róŝnić od kształtu badanego napięcia, ale oba te sygnały muszą być synchroniczne. Przebieg podajemy na gniazdo TRIG. EXT. 19. VOLTS/DIV. Potencjometr czułości wejściowej wzmacniacza odchylania pionowego w mv/div lub w V/div dla kanału CH II Przycisk wyboru kanału TRIG. MODE Przyciski wyboru trybów sprzęŝenia wyzwalania. AC najczęściej uŝywana opcja wyzwalania. Składowa stała oraz niskie częstości sygnału wyzwalającego (sygnału wejściowego) są odcinane. DC, HF, LF, TFL, TFF, ~ (LINE) inne opcje, rzadko stosowane w trakcie obserwacji prostych przebiegów. 22. DEL.POS. - HO Pokrętło płynnej regulacji czasu podtrzymania między kolejnymi impulsami podstawy czasu. Dalej uŝywana nazwa HOLD OFF. Funkcja ta jest szczególnie przydatna w przypadku obserwacji sygnałów zawierających impulsy synchronizacji, ciągi impulsów aperiodycznych o tej samej amplitudzie lub zniekształcenia w okolicach punktu wyzwalania. 23. TIME/DIV. Skokowy wybór kalibrowanej wartości współczynnika podstawy czasu w zakresie 0.5 s/div do 0.05 µs/div. 24. SEA./DEL. Przycisk opóźnionej podstawy czasu i wyzwalania z opóźnieniem. 25. VAR /DEL. TRIG. Przycisk kalibracji generatora podstawy czasu / przycisk przełączania na mod wyzwalania z opóźnieniem 26. INPUT CH I (X) Wejście sygnału kanału AC/DC Przełącznik rodzaju sprzęŝenia sygnału wejściowego kanału GD Wciśnięcie przycisku odłącza sygnał wejściowy. 29. Ground Socket Gniazdo bananowe do uziemienia oscyloskopu 30. INPUT CH II Wejście sygnału kanału AC/DC Przełącznik rodzaju sprzęŝenia sygnału wejściowego kanału GD - INV. Przycisk odłączania wejścia i odwracania fazy przebiegu w kanale TRIG. EXT./INPUT (Z) Gniazdo BNC do którego moŝna podłączyć wyzwalane zewn. 34. MENU Przycisk wywołania menu kalibracji oscyloskopu. 35. ON/OFF - CHI/II - 1/ t Przycisk wyświetlania na ekranie linii kursorów. DłuŜsze przytrzymanie przycisku przełącza linie poziome na pionowe. 36. TRK - Cursor Przełącznik razem z przyciskiem 35 na tryb pojedynczej linii kursora i dwóch linii kursorów. 37. I/II - V/ t Przełącznik aktywujący kolejno kursory oraz zmieniający (dłuŝsze przytrzymanie) skalę czasową na napięciową. 38. CURSOR Przyciski sterowania liniami kursorów. 39. CAL. Przycisk i gniazdo koncentryczne słuŝące do kalibracji przyrządu. 40. CT Przycisk i gniazdo bananowe słuŝące do testowania komponentów oscyloskopu. 11

12 F-6 DODATEK B Śruba mikrometryczna Mikrometr, popularnie nazywany śrubą mikrometryczną, pozwala na prowadzenie pomiarów z dokładnością rzędu 0.01mm (Rys. B.1a). Śruba mikrometryczna jest to bardzo precyzyjna śruba o skoku 0.5mm lub1mm; składa się z tulei, na której wygrawerowana jest skala główna oraz obrotowego bębna, na którym wygrawerowana jest dodatkowa podziałka, nazywana noniuszem (Rys. B.1b.). Ta dodatkowa podziałka ma inną długość niŝ podziałka skali głównej i składa się z 50 działek, z których kaŝda jest równa 0.01mm. Natomiast na skali głównej tulei zaznaczone są działki w odległości 1mm: skala górna pomiędzy całkowitą liczbą milimetrów i skala dolna zaznacza połówki milimetra (Rys. 1c). Aby wykonać pomiar za pomocą śruby mikrometrycznej, pokręcamy bębnem: aŝ do uzyskania oporu i charakterystycznego grzechotania (poniewaŝ bęben połączony jest ze sprzęgłem) w przypadku gdy mierzymy grubość przedmiotu lub aŝ do uzyskania interesującego nas obrazu na oscyloskopie (np. odcinka) w przypadku pomiaru prędkości dźwięku w wodzie. Wynik odczytujemy w następujący sposób: milimetry i połówki milimetra odczytujemy na podziałce skali głównej tulei, a setne części milimetra odczytujemy na noniuszu bębna licząc podziałki bębna od 0 do pierwszej kreski podziałki bębna pokrywającej się z kreską skali głównej. Na Rys. 1c prawidłowo odczytany wynik wynosi: 3.69mm, na który składa się 3mm na skali górnej tulei, 0.5mm na skali dolnej i 0.14mm na noniuszu bębna. bęben z noniuszem tuleja ze skalą główną podziałka górna podziałka dolna 0 (a) (b) (c) Rys. B. 1 Śruba mikrometryczna: (a) zdjęcie mikrometru, (b) przybliŝenie skali i noniusza, (c) zasada odczytu wyniku. 12