你好 我的名字是 Andy Spoone
我們今天要探討LRC電路
以及PASCO Capstone和850通用介面
首先讓我們確認一下LRC電路的設置
我們將使用UI -5210電路板
在電路板上選擇第一個電感元件
連接到第一電容器元件與第二電阻元件
將電路連接到850通用介面
通道A連接電壓傳感器以測量整個電路的電壓
通道B連接第二個電壓測量第二個電阻兩端的電壓
利用850連接整個電路來輸出訊號
設置完畢後我們打開PASCO Capstone軟體
首先在硬件設置選項添加兩個電壓感應器
在內建下拉式選單中選擇電壓感應器
確認後返回
然後再加入第二個電壓感應器
接著設置850的訊號輸出選項
點擊輸出訊號1
創建一個單次掃描的正弦波
設定一個頻率掃描範圍來驅動電路
希望能在某個區段
找到LRC的共振頻率
因此,讓我們打開頻譜掃描功能
將振幅設定為3V
初始頻率設置為1000Hz
最終頻率設置為70000Hz
掃描時間25秒 掃描間格為1Hz
設置完成後釘選設置配置
於右方快捷選項點選示波器功能
並建立全螢幕圖表顯示
將Y軸定義為通道A的電壓量測數據
插入第二個y軸定義為B通道的電壓數據
點擊示波器控制按鈕
將從通道A的電壓觸發
調整座標顯示比例尺
已知最大振幅為3V
接著調整兩個Y軸範圍
使他們最大輸出近3V
再來調整時間軸
請注意每當調整時間軸線
採樣率將隨之自動改變
Capstone 將自動調整比例
已顯示得到的所有數據點
對於目前的電路其共振頻率範圍
約30-35000Hz左右
所以將採樣率設置為5MHz
將時間軸調整到0秒至0.00008秒區間
這是實驗取樣的大約範圍
最後改變記錄模式從連續到快速監控
錄製按鈕亦會隨之改變
準備就緒後按下錄製紐
啟動訊號產生器後你將發現有兩個訊號隨之被記錄下
當我接近共振頻率時兩個訊號將隨之重疊
且震幅將逐漸下降
經過25秒後訊號產生器掃描完畢後
示波器上的訊號也隨之停止
再來關閉我們的信號發生器並停止紀錄
設置一個更長的掃描時間
一旦訊號達到共振頻率時旋即停止紀錄
我們來試試會發生什麼事?
兩個波逐漸靠近直至重合
點擊停止鍵示波器的訊號將隨之凍結
最後關閉訊號產生器
現在我們來分析我們的輸入頻率數據
探討與共振之間的關聯
使用FFT顯示功能來確定共振頻率 0:04:40.000,1193:02:47.295 一旦越過共振頻率此兩個訊號將逐漸分開
打開第二個FFT窗口
Y軸選取通道A量測到的數據
繼續進行下一步並告訴它手動調節的頻率範圍
這將斷開的採樣率和我FFT顯示的頻率範圍之間的聯繫
通過這樣做,我現在可以手動放大頻率軸
以便它涵蓋了信號發生器的輸出頻率範圍
設定為0至約100000Hz
放大Y軸座標尺度
最大振幅依舊是3V
最大震幅的範圍是相當大的
覆蓋了大量的頻率範圍
所以我們很難確認共振的頻率
所以我們點選FLT功能選項來調整取樣間隔
目前直方圖最大數目為2048
增加到8192並確認按OK(確定)
手動點選直方圖的鑑別範圍
FFT工具欄可增加或減少直方圖的數量
此時也可以調整頻譜的顯示範圍
所以你現在可以看到一個比較連續的共振頻譜分布
最大值正是系統的共振頻率。
使用智慧標註工具可以確認最大的數值
請注意,智慧標註工具將嘗試自動對齊到最近的數據點
滑動游標使其自動偵測數據點
所以系統的共振頻率為30500Hz
若希望看到更精確的數值請於工具上單擊鼠標右鍵
打開它的工具屬性並增加顯著的數字編號
可以看到它實際上是30518Hz
這與理論上的預估值非常接近
很顯然,我可以嘗試去通過它一次。
我們可以調整直方圖顯示比例來得到一個清晰的概念
亦即系統的共振頻率
請注意,我提高我的箱數,我現在已經得到了它的一個32300Hz
這數值非常接近我們預設的共振頻率
感謝各位的觀賞與聆聽
希望各位都能清楚了解RLC共振電路的實驗