Измерение электрических величин аналоговыми и цифровыми преобразователями и измерительными приборами

Аналоговые электромеханические СИ включают в себя измерительную цепь, измерительный механизм, отсчетное устройство со шкалой и метрологическими характеристиками на ней. Измерительный механизм преобразует входной электрический сигнал в механическую энергию перемещения подвижной части. Перемещение, в основном, представляет собой поворот подвижной части относительно неподвижной оси на какой либо угол α.

Отсчетное устройство – указатель (стрелка), перо, жестко связанного с подвижной частью измерительного механизма, и неподвижной шкалой (бумажным носителем, совмещяющим функции шкалы и носителя регистрируемой информации). Подвижная часть преобразует угловое перемещение механизма в пермещение указателя, при этом величина α отсчитывается в единицах деления шкалы.

Вращающий момент М_вр., действующий на подвижную часть, определяется производной от энергии поля по углу отклонения подвижной системы СИ по формуле: - М_вр. = d W_l / dα, где W_l – энергия магнитного поля системы контуров с токами или энергия электрического поля системы заряженных тел. В зависимости от характера явления, используемого для создания вращающего момента, различают следующие системы электромеханических СИ: магнитоэлектрическую, электромагнитную, электродинамическую, индукционную. В любом из этих СИ действуют также уравновешивающий противодействующий момент М_α , зависящий от α и направленный в сторону, противодействующую М_вр.. В зависимости от способа создания противодействующего момента М_α электромеханические СИ подразделяются на две группы: - с механическим противодействующим моментом; - с электрическим противодействующим моментом (логометры).

Характеристики электромеханических измерительных механизмов представлены в таблице 15.1

Таблица 15.1 – Характеристики электромеханических измерительных механизмов

Тип измери-тельного механизма	Кинематическая схема механизма	Вращающий момент	Уравнение шкалы	Примечание
Магнито- электри-ческий		М =BsWI;	а = или а = SI	I – ток в обмотке рамки; S – чувстви-тельность, s – акт. пл. рамки, w – число вит-ков обмотки, В – индукция, W – уд. пр. момент.
Электро-магнит- ный		М=	а=	I – ток в обмотке ка-тушки; L – индуктив-ность катушки
Продолжение таблицы 15.1
Электро- динами- ческий		Общее выражение М = а = Для переменного тока М = а =	I1 – ток подвижной ка-тушки; I2 – ток непод-вижных кату-шек; М1,2 – взаимная индуктивность между подвижными и неподвижными катушками; ф – угол сдвига между токами I2 и I2.
Ферродинамичес- кий		М= К1ВI2 cos(В,^I2)	a= K1I2I2 cos(I1,^I2)	К, К1 – коэф-фициенты, опре-деляемые конст-рукцией измери- тельных меха-низмов и выбо-ром системы единиц
Электро- статичес- кий		М=	а=	u–напряжение между электро-дами; С–емкость меж-ду электродами

С развитием электроники, особенно полупроводникой и микропроцессорной и вычислительной электроники, электромеханические СИ частью дополнены электронной модернизацией, частью переоборудованы в электронные СИ, но в основном, вновь созданы в группу электронных аналоговых СИ. Электронные СИ отличаются высоким быстродействием, широким частотным диапазоном, высокой чувствительностью. Применение интегральных микросхем приводит к дальнейшему увеличению разрешительных способностей, стабильности и надежности СИ, к уменьшению их размеров, массы и потребления энергии. Многие вольтметры, осциллографы, частотомеры, фазометры и др. строятся на основе электронных приборов. В вышеприведенных разделах измерения давления и температуры были рассмотрены и аналоговые и аналого-электронные схемы приборов и преобразователей, примеры их можно расширять бесконечно, благо, что номенклатура таких приборов весьма обширна. Для примера приводятся - осциллографы для измерений радиотехнического и электронного назначений. Осциллографы используют для наблюдения и записи быстро протекающих процессов.

По принципу действия осциллографы существуют трех типов: электромеханический, электронный, электронно-лучевой.

Электромеханический осциллограф состоит из следующих узлов: вибраторов, оптической системы, приспособления для наблюдения и фотографирования исследуемого тока. Вибратор представляет собой натянутую бронзовую ленточку в виде петли и находится в поле постоянного магнита. Ток, проходящий по петле, взаимодействует с полем постоянного магнита, в результате чего появляется вращающий момент, под действием которого петля и прикрепленное к ней зеркальце повернуться в ту или иную сторону в зависимости от направления тока в петле, а угол отклонения будет пропорционален мгновенному значению тока. Луч света от лампы через диафрагму и фокусирующую линзу попадает на зеркальце вибратора. Отраженный от него луч через фокусирующую линзу падает на поверхность движущейся светочувствительной бумаги или кинопленки. Часть луча света с помощью призмы отбрасывается на вращающийся многогранный зеркальный барабан и отражается от него на матовый экран. При одновременном движении луча света, отраженного от колеблющегося зеркальца, и равномерном вращении барабана луч света вычертит на экране кривую исследуемого тока.

Осциллографы могут иметь несколько десятков вибраторов для одновременной записи нескольких различных процессов на фотобумаге (кинопленке), скорость движения которой устанавливается в пределах от 1 до 5000 мм / с. Электромеханические осциллографы могут записывать процессы с частотой от нуля до 5 – 10 кГц.

Электронный осциллограф позволяет наблюдать периодические процессы с частотой до сотен мегагерц. Основной частью осциллографа является вакуумная электронно-лучевая трубка. Под действием тока накала катод К излучает электроны, которые с помощью сетки и анодов А1 и А2 формируются в электронный луч и направляются на экран, покрытый слоем люминофора. Измеряемое напряжение прикладывается к паре горизонтально расположенных пластин; вторая пара пластин расположена вертикально, и к ней приложено периодически изменяющееся во времени линейное напряжение «развертки». Если частоты периодических напряжений совпадают, то светлое пятно на экране за время Т будет следовать с постоянной скоростью по горизонтали и одновременно смещаться по вертикали под действием напряжения, прочерчивая в результате кривую исследуемого напряжения.

Электронно-лучевой осциллограф используется для визуального наблюдения, измерения и регистрации формы и параметров электрических сигналов в диапазоне частот от постоянного тока до десятков мегагерц.

Электронно-лучевые осциллографы обладают высокой чувствительностью и малой инерционностью, подразделяются на универсальные, запоминающие, специальные и др., могут быть одно-, двух- и многолучевыми.

В настоящее время существует огромное количество моделей осциллографов. Рассмотрим некоторые из них.

Осциллограф АКТАКОМ АСК- 1021 с шириной полосы пропускания 25 МГц

Данный осциллограф является прибором лабораторного типа. Простота в обращении и высокая надежность делают его идеальным прибором с превосходными характеристиками для широкого спектра измерений, необходимых в исследованиях, производстве, в сфере образования и во многих других сферах применения.

Осциллограф С8 – 33

Осциллограф двухканальный цифровой запоминающий С8 – 33 предназначен для оперативного исследования однократных сигналов с максимальной частотой дискретизации 20 Мвыб / с и периодических сигналов с максимальным временем разрешения 100 пс в полосе частот от 0 до 20 МГц размахом от 10 мВ до 16 В (до 160 В с внешним делителем 1:10) путем регистрации их в цифровой памяти, отображения на экране электронно-лучевой трубки и цифрового измерения амплитудных и временных параметров. В осциллографе устанавливается интерфейс для устройств с последовательным обменом информацией в соответствии с рекомендациями. Область применения осциллографа: ремонт, наладка, эксплуатация различных электронных приборов и узлов автоматики, вычислительной техники, связи, сложной электронной техники, научные исследования.

Осциллограф универсальный С1-65

Осциллограф универсальный С1-65 предназначен для исследования формы электрических сигналов путем визуального наблюдения и измерения их амплитудных и временных параметров в цеховых, лабораторных и полевых условиях эксплуатации.

Прибор удовлетворяет требованиям ГОСТ 22261-94, нормалей Н0.005.026-030, а по условиям эксплуатации приборов к 7 группе нормали Н0.005.026.

Осциллограф С1-104

Осциллограф универсальный С1-104 предназначен для визуального наблюдения и измерения параметров периодических и однократных электрических процессов в диапазоне частот от постоянного тока до 500 МГц путем:

- измерения амплитудных и временных параметров исследуемого сигнала в диапазоне от 0,04 до 8 В, с выносным делителем 1:10 И22. 727. 082 – до 10 В, с активным пробником И22.746. 036 – до 24 В и временных интервалов в диапазоне от 4 10 ⁹ до 0,5 с;

- одновременного изображения двух исследуемых сигналов на одной развертке.

Осциллограф предназначен для работы в лабораторных и цеховых условиях и может использоваться для исследовательских, поверочных и ремонтных работ.

По метрологическим характеристикам осциллограф С1-104 соответствует II классу точности.

Осциллограф-мультиметр С1-155

Осциллограф-мультиметр С1-155 предназначен для визуального наблюдения, электрических сигналов.

Прибор позволяет измерять как периодические, так и однократные электрические сигналы. Имеет встроенный интерфейс RS-322 и встроенный мультиметр.

Создание прибора преследует цель заменить устаревший парк универсальных запоминающих осциллографов, повысить удобство их эксплуатации, уменьшить погрешность измерений амплитудно-временных параметров исследуемых сигналов при существенном снижении массы, габаритов и потребляемой мощности.

Осциллограф универсальный С1-77

Универсальный осциллограф С1-77 предназначен для исследования формы электрических сигналов путем визуального наблюдения в диапазоне частот от 0 до 10 МГц, измерения размахов в диапазоне от 0,01 до 200 В и временных интервалов от 0,08*10^-6 до 0,4 с.

Наличие двух каналов вертикального отклонения обеспечивает одновременное исследование двух сигналов на одной развертке.

Осциллограф относится ко II классу точности.

Осциллограф предназначен для использования при разработке, настройке и регулировке радиоэлектронной аппаратуры в лабораторных, цеховых и полевых условиях.

Осциллограф С1-125

Осциллограф С1-125 предназначен для исследования формы периодических электрических сигналов путем визуального наблюдения их формы, измерения амплитуды и временных параметров методом калиброванной шкалы.

Двухканальный осциллограф С1-125 с полосой пропускания 10 МГц отличается компактной конструкцией, небольшой массой и простотой управления.

Имеет повышенную надежность, прост по конструкции в эксплуатации. Применяется при проектировании, наладке и ремонте электронной аппаратуры в лабораторных, цеховых и полевых условиях.

Осциллограф С1-159

Осциллограф С1-159 предназначен для наблюдения и измерения электрических сигналов в реальном масштабе времени в диапазоне напряжений от 8 мВ до 60 В и длительностей от 80 нс до 0,2 с в полосе частот от 10 Гц до 10 мГц. Может применяться при производстве, разработке и эксплуатации радиоэлектронных изделий, а также в ходе учебного процесса в школах, вузах по курсам электротехники, электроники и.т. д.

Осциллограф С8-23

Осциллограф предназначен для исследования и измерения периодических сигналов в полосе частот 0 – 20 МГц и однократных сигналов, регистрируемых с максимальной частотой дискретизации 1 МГц. Прибор обеспечивает цифровое запоминание, цифровое измерение напряжения в диапазоне амплитуд от 5 мВ (с активным пробником – от 5 мВ) до 80 В (с делителем – до 200 В) и временных интервалов в диапазоне длительностей от 200 нс до 8000 с. Кроме этого, производится автоматическая обзорная установка размеров изображения в пределах рабочей части экрана, автоматическое измерение размаха, периода и длительности с выводом результатов измерения на экран электронно-лучевой трубки.

Осциллограф имеет самодиагностику и выход в канал общего пользования (КОП). Размеры рабочей части электронно-лучевой трубки оставляют 80 мм (10 делений) по горизонтали и 60 мм (8 делений) по вертикали.

Структурная схема осциллографа

Слово «осциллограф» образовано от «осциллум» – колебания и «графо» – пишу. Отсюда и назначение этого измерительного прибора – отображать на экране кривые тока или напряжения как функции времени. Встречается и другое название этого прибора – осциллоскоп – прибор для наблюдения формы колебаний.

Основная деталь электронного осциллографа – электронно-лучевая трубка (рисунок 15.1), напоминающая по форме телевизионный кинескоп. Экран трубки покрыт изнутри люминофором – веществом, способным светиться под «ударами» электронов. Чем больше поток электронов, тем ярче свечение той части, куда они попадают.

Испускаются же электроны так называемой электронной пушкой, размещенной на противоположном от экрана конце трубки. Она состоит из подогревателя (нити накала) и катода. Между «пушкой» и экраном размещены модулятор – регулирующий поток летящих к экрану электронов, двух анодов – создающих нужное ускорение пучку электронов и его фокусировку, и двух пар пластин, с помощью которых электроны можно отклонять по горизонтальной (Х) и вертикальной (Y) осям. Экран электронно-лучевой трубки будет светиться лишь при подаче на ее электроды определенных напряжений. На нить накала обычно подают переменное напряжение, на управляющий электрод (модулятор) постоянное, отрицательной полярности, по отношению к катоду, на аноды – положительное, причем на первом аноде (фокусирующем) напряжение значительно меньше, чем на втором (ускоряющем). На

Рисунок 15.1 – Электронно-лучевая трубка

пластины подается как постоянное напряжение, позволяющее смещать пучок электронов в любую сторону, относительно центра экрана, так и переменное, создающее линию развертки той или иной длины, а также ''рисующей'' на экране форму исследуемых колебаний. Чтобы представить, как же получается на экране изображение колебаний, изобразим условно экран трубки в виде окружности и поместим внутри нее отклоняющие пластины (рисунок 15.2). Если подвести к горизонтальным пластинам Х1 и Х2 пилообразное напряжение, на экране появится светящаяся горизонтальная линия – ее называют линией развертки или просто разверткой. Длина ее зависит от амплитуды пилообразного напряжения (рисунок 15.2 а).

Рисунок 15.2 – Условные изображения экрана трубки

Если теперь одновременно с пилообразным напряжением, поданным на пластины Х1 и Х2, подать на другую пару пластин (вертикальных – Y1, Y2), например, переменное напряжение синусоидальной формы, линия развертки в точности «изогнется» по форме синусоидального и пилообразного колебаний, на экране будет изображение одной «синусоиды» (рисунок 15.2 б). При неравенстве же периодов на экране появится столько полных колебаний, сколько периодов их укладывается в периоде колебаний пилообразного напряжения развертки. В осциллографе есть регулировка частоты развертки, с помощью которой добиваются нужного числа наблюдаемых на экране колебаний исследуемого сигнала.

На рисунке 15.3 изображена структурная схема осциллографа. На сегодняшний день существует большое число различных по конструкции и назначению осциллографов. По-разному выглядят их лицевые панели (панели управления), несколько отличаются названия ручек управления и переключатели. Но в любом осциллографе существует минимально необходимый набор узлов, без которых он не может работать.

Рисунок 15.3 – Структурная схема осциллографа

Рассмотрим назначение этих основных узлов. Блок питания обеспечивает энергией работу всех узлов электронного осциллографа. На вход блока питания поступает переменное напряжение от городской электросети, как правило, величиной 220 В. В нем оно преобразуется в напряжения разной величины: переменное 6,3 В для питания нити накала электронно-лучевой трубки, постоянное напряжение 12 –24 В для питания усилителей и генератора, если они полупроводниковые (или 250 В, если ламповые), около 150 В для питания оконечных усилителей горизонтального и вертикального отклонения луча, несколько сотен вольт для фокусировки электронного луча и несколько тысяч вольт для ускорения электронного пучка. Из блока питания, кроме выключателя питания 5, выведены на переднюю панель осциллографа регуляторы: «Фокусировка» 6 и «Яркость» 7. При вращении этих ручек изменяются напряжения, подаваемые на первый анод и модулятор. При изменении напряжения на первом аноде, меняется конфигурация электростатического поля, что приводит к изменению ширины электронного луча. Модулятор в электронно-лучевой трубке выполняет роль управляющей сетки в ламповом триоде. При изменении напряжения на модуляторе изменяется ток электронного луча (изменяется кинетическая энергия электронов), что приводит к изменению яркости свечения люминофора экрана.

Генератор развертки выдает пилообразное напряжение, частоту которого можно изменять грубо (ступенями) переключателем 9 и плавно – регулятором 8. На лицевой панели осциллографа они называются «Частота грубо» (или «Длительность развертки») и «Частота плавно». Диапазон частот генератора весьма широк – от единиц герц до единиц мегагерц. Правда, около переключателя диапазонов проставлены значения длительности (продолжительности) пилообразных колебаний, а не их частоты. Нужно уметь находить по длительности частоту, и наоборот. Делают это по формуле (15.1)

(15.1)

где f – частота колебаний;

Т – длительность (или период) одного колебания.

С генератора развертки сигнал подается на усилитель канала горизонтального отклонения. Этот усилитель необходим для получения такой амплитуды пилообразного напряжения, при которой электронный луч отклоняется на весь экран. В усилителе расположены регулятор длины линии развертки 12 (на передней панели осциллографа он называется «Усиление Х» или «Амплитуда») и регулятор смещения линии развертки по горизонтали 13 (обозначен значком). Канал вертикальной развертки состоит из входного аттенюатора (делителя входного сигнала) и двух усилителей – предварительного и оконечного. Аттенюатор позволяет выбирать нужную высоту рассматриваемого изображения в зависимости от амплитуды исследуемых колебаний. С помощью переключателя входного аттенюатора 4, амплитуду сигнала можно уменьшить в 10 или 100 раз. Около переключателя стоят надписи 1:1 – в этом случае входной сигнал не ослабляется; 1:10 и 1:100 – в этих случаях ослабление соответственно в 10 и 100 раз. Более плавные изменения уровня сигнала, а значит и размера изображения на экране, получают с помощью регулятора чувствительности оконечного усилителя канала Y 10. В оконечном усилителе этого канала, как и канала горизонтального отклонения, есть регулировка смещения луча 11, а значит, и изображения по вертикали. Кроме того, на входе канала вертикального отклонения стоит переключатель 1 б с помощью которого можно либо подавать на усилитель постоянную составляющую исследуемого сигнала, либо избавляться от нее включением разделительного конденсатора. Это в свою очередь позволяет пользоваться осциллографом как вольтметром постоянного тока, способным измерять постоянные напряжения.

Кроме переключателя 9 и регулятора 8 длительности развертки у генератора развертки есть еще один переключатель – переключатель режима работы развертки. Он также выведен на переднюю панель осциллографа. Генератор разверток может работать в двух режимах: в автоматическом – генерирует пилообразное напряжение заданной длительности и в ждущем режиме – «ожидает» прихода входного сигнала, и с его появлением запускается. Этот режим бывает, необходим при исследовании сигналов появляющихся случайно, либо при исследовании параметров импульса, когда его передний фронт должен быть в начале развертки. В автоматическом режиме работы случайный сигнал может появиться в любом месте развертки, что усложняет его наблюдение.

Если между генератором развертки и сигналом нет никакой связи, то начинаться развертка и появляться сигнал будут в разное время, изображение сигнала на экране осциллографа будет перемещаться либо в одну, либо в другую сторону – в зависимости от разности частот сигнала и развертки. Чтобы остановить изображение нужно «засинхронизировать» генератор, т.е. обеспечить такой режим работы, при котором начало развертки, будет совпадать с началом появления периодического сигнала. Причем синхронизировать генератор можно как от внутреннего сигнала, так и от внешнего, подаваемого на гнезда «Вход синхр.». Плавно регулируется синхронизация регулятором 5. Эту ручку можно поворачивать от крайнего левого положения до крайнего правого. Это регулировка синхронизации развертки от сигнала соответствующей полярности. Когда ручка 5 находится в крайнем левом положении – знак (–) генератор развертки синхронизируется отрицательным фронтом синусоидального напряжения, в крайнем правом – знак (+) – положительным. В среднем положении ручки синхронизация выключается.

Осциллограф – мультиметр С1-107 - предназначен для исследования формы сигналов в диапазоне частот от 0 до 5 МГц путем визуального наблюдения и измерения их амплитуд в диапазоне от 0,02 до 120 В (с выносным делителем 1:10 до 350) и временных интервалов от 0,4*10(Е – 6) до 1,0 с в режиме осциллографа; Измерения напряжений постоянного тока от 1*10(Е – 3) до 1000 В, переменного тока от 1*10(Е – 3) до 300 В, силы постоянного тока от 1*10(Е – 6) до 1,999 А, активного сопротивления от 1*10(Е – 3) до 1999 кОм в режиме мультиметра. Осциллограф - мультиметр относится к 3 классу точности. Регулировка по яркости обеспечивает изменения яркости изображения от полного отсутствия до удобной для наблюдения. Электрическая изоляция цепи питания между входом сетевого кабеля и корпусом прибора выдерживает в течение 1 мин испытательное напряжение переменного тока частотой (50 ± 1) Гц, среднеквадратическое действующее значение которого соответствует: 1500 В в нормальных условиях; 900 В в условиях повышенной влажности.

Допускается непрерывная работа осциллографа - мультиметра в рабочих условиях в течение 16 ч, при сохранении своих технических характеристик.

Осциллограф - мультиметр сохраняет свои характеристики при питании: от сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В, частотой (49,5 – 60,5) Гц и содержанием гармоник до 5 %; от сети переменного тока напряжением (115 ± 5,75) В и (220 ± 11) В, частотой (400 ± 12) Гц и содержанием гармоник до 5 %; от источника постоянного тока напряжением (27 ± 2,7) В.

Осциллограф - мультиметр сохраняет свои характеристики в пределах норм после замены в нем электронно-лучевой трубки.

Напряжение индустриальных радиопомех, создаваемых осциллографом - мультиметром, не превышает: 80 дБ на частотах от 0,15 до 0,5 МГц; 74 дБ на частотах от 0,5 до 2,5 МГц; 66 дБ на частотах от 2,5 до 20 МГц. Наработка на отказ – не менее 3750 часов. Среднее время восстановления осциллографа - мультиметра не более 2 ч. Вероятность отсутствия скрытых отказов не менее 0,96 за межповерочный интервал 12 месяцев при среднем коэффициенте использования 0,08. Осциллограф - мультиметр по устойчивости к воздействию статического электричества относится к II степени жесткости. Величина допускаемого значения статического электричества не должна превышать 100 В. Режим осциллографа Рабочая часть экрана осциллографа: 60 мм (10 делений, цена деления 6 мм) по горизонтали: 40 мм (6 2/3 делений, цена деления 6 мм) по вертикали. Ширина линии луча не превышает 0,8 мм. Пределы допускаемого значения относительной основной погрешности коэффициентов отклонения по вертикали (0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; l0; 20 В/дел) равны ±4% при размере изображения от 6 до 5 делений включительно и ±8 % при размере изображения от 5 до 2 делений включительно. Пределы допускаемого значения относительной погрешности коэффициентов отклонения в интервале влияюшего фактора равны ± 12 %. Коэффициент отклонения плавно регулируется с перекрытием не менее чем в 2,5 раза. Время нарастания переходной характеристики канала вертикального отклонения при непосредственном входе и с выносным делителем 1: 10 не превышает 70 нс. Выброс переходной характеристики канала вертикального отклонения при непосредственном входе и с выносным делителем 1: 10 – не превышает 5 %.. Время установления переходной характеристики канала вертикального отклонения при непосредственном входе и с выносным делителем 1: 10 не превышает 210 нс. Неравномерность переходной характеристики при непосредственном входе и с выносным делителем 1: 10 не превышает 4% на участке установления и 3 % за пределами участка установления. Спад вершины переходной характеристики канала вертикального отклонения при закрытом входе за время 10 мс не превышает 10 % при непосредственном входе и с выносным делителем 1: 10. Полоса пропускания тракта вертикального отклонения – от 0 до 5 МГц. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в нормальном диапазоне частот 0... 1 МГц находится в пределах ± 8 % относительно уровня на опорной частоте 1 кГц. Дрейф луча канала вертикального отклонения после времени установления рабочего режима не превышает кратковременный – 1 мВ за любую минуту в течение часа; долговременный – 5 мВ/ч. Смешение луча из-за входного тока не превышает 5 мВ. Периодические или случайные отклонения не превышают 1 мВ. Пределы перемещения луча по вертикали составляют не менее двух значений номинального вертикального отклонения. Параметры канала вертикального отклонения: входное активное сопротивление – (1 ± 0,02) МОм с параллельной емкость от (35 ± 5) пФ при непосредственном входе; входное активное сопротивление (1 ± 0,02) МОм с параллельной емкостью не более 12 пФ с выносным делителем 1:10. Допускаемое суммарное значение постоянного и переменного напряжения при закрытом входе канала вертикального отклонения находится в пределах: 200 В при непосредственном входе: 350 В с выносным делителем 1:10. Задержка изображения сигнала в канале вертикального отклонения обеспечивает просмотр фронта исследуемого сигнала на рабочей части развертки и составляет не менее 20 нс. Рабочей частью развертки является участок длиной 10делений от начала за исключением начального участка длиной 0,2 деления. Генератор развертки обеспечивает следующие режимы работы: автоколебательный, ждущий. Пределы допускаемого значения относительной основной погрешности коэффициентов развертки: (0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500; 1*10(Е3); 2*10(Е3); 5*10(Е3); 1*10(Е4); 2*10(Е4); 5*10(Е4); 1*10(Е5) мкс/дел) равны ± 5 % при размере изображения по горизонтали; от 10 до 8 делений включительно, и ± 8 при размере изображения от 8 до 4 делений включительно. Пределы допускаемого значения относительной погрешности коэффициентов развертки в интервале влияющей величины равны ± 12 %. Длительность развертки плавно регулируется на каждом диапазоне с перекрытием не менее чем в 2,5 раза. Пределы перемещения луча по горизонтали составляют не менее одного значения номинального горизонтального отклонения и обеспечивают совмещение начала и конца рабочей части развертки с центром экрана. Коэффициент отклонения канала горизонтального отклонения не превышает 1 В/дел. Входное активное сопротивление входа канала горизонтального отклонения составляет не менее 30 кОм с параллельной емкостью не более 30 пФ. Внутренняя синхронизация осуществляется синусоидальными сигналами в полосе частот от 1 до 5*10(Е6) Гц и импульсами обеих полярностей длительностью от 0,3 до 1*10(Е6) мкс.

Внешняя синхронизация развертки осуществляется синусоидальными сигналами в полосе частот от 1 до 5*10(Е6) Гц и импульсными сигналами обеих полярностей длительностью от 0,3 до 1*10(Е6) мкс с амплитудой от 0,5 до 50 В. Нестабильность синхронизации не превышает 10 нс.

В автоколебательном режиме развертки нижняя частота запуска развертки составляет не более 100 Гц. Параметры входов (открытых) внешней синхронизации: входное активное сопротивление входа “0,5 – 5” – не менее 30 кОм с параллельной емкостью не более 30 пФ; входное активное сопротивление входа “5 – 50” – не менее 650 кОм с параллельной емкостью не более 10 пФ. Внутренний источник калиброванного сигнала генерирует П-образные импульсы с частотой повторения 1 кГц и амплитудой 1 В. Пределы допускаемого значения относительной погрешности установки амплитуды и частоты импульсов калибратора равны: основной ± 2 %, в интервале влияющей величины ± 3 %. Геометрические искажения не превышают ± 3 %.

Режим мультиметра. Выбор вида и пределов измерений производится вручную при помощи переключателя рода работ (“R, –, ~”) и ручки пределов измерения (совмещенной с ручкой аттенюатора). При измерении напряжения или силы постоянного тока определение и индикация полярности производится автоматически. При измерении электрических величин, значения которых превышают конечное значение выбранного предела, индицируется знак “П”. Индикация запятых в зависимости от положения переключателя пределов измерений соответствует таблице 15.2.

Таблица 15.2 – Индикация запятых

Положение переключателя пределов Измерений	Положение запятой
''0,2'', ''2'', ''20'', ''200'', ''2000''	,0000 0,000 00,00 000,0 0000

Диапазон измерения напряжения постоянного тока 1*10(Е-3)...1000 В разбит на поддиапазоны “0,2”; “2”; “20”: “200>; “2000”. Пределы относительной погрешности измерения напряжения постоянного тока в процентах равны: основной ,де Uк – конечное значение предела измерения, В Ux – показания осциллографа - мультиметра, В. В интервале влияющей величины , время одного измерения не превышает 1,5 с. Диапазон измерения напряжения переменного тока 1*10(Е-3)... 300 В, разбит на поддиапазоны “0,2”; “2”; “20”; “200”; “2000”. Диапазон измерения активного сопротивления 1*10(Е-3)...1999 Oм разбит на поддиапазоны “0,2”; “2”; “20”; “200”; “2000”. Входное активное сопротивление осциллографа - мультиметра при измерении напряжения постоянного и переменного тока не менее 10 МОм. Входная емкость – не более 100 пФ. Мощность, выделяемая на измеряемом сопротивлении – не более 1 мВт. Осциллограф универсальный С1-68 - предназначен для наблюдения и исследования формы электрических процессов путем визуального наблюдения и измерения их временных и амплитудных значений. По точности воспроизведения сигнала, измерения временных и амплитудных значений прибор относится ко 2—3 классам точности. Условия эксплуатации: рабочая температура окружающего воздуха от минус 10° до плюс 50 °С; предельная температура от минус 50 °С до +60 °С; относительная влажность воздуха до 95 % при температуре до плюс 30 ºС. Прибор нормально работает после воздействия (в укладочном ящике) ударных нагрузок: многократного действия с ускорением до 15g длительностью импульса от 5 до 10 мс; одиночного действия с ускорением до 75g длительностью импульса от 1 до 10 мс. Прибор устойчив к циклическому изменению температуры окружающего воздуха от предельной положительной до предельной отрицательной. Прибор выпускается в двух вариантах исполнения: настольном И22.044.053; стоечном И22.044.054.Технические данные. Осциллограф С1-68 обеспечивает:

а) наблюдение формы импульсов обеих полярностей длительностью от 2 мкс до 16 с амплитудой от 1 мВ до 300 В;

б) наблюдение периодических сигналов в диапазоне частот от 0,06 Гц до 1 МГц;

в) измерение амплитуд исследуемых сигналов в диапазоне от 2 мВ до 300 В, а с выносным делителем 1:10 - от 20 мВ до 350 В;

г) измерение временных интервалов — от 2 мкс до 16 с.

Коэффициенты отклонения (положение переключате­ля «V/cm, mV/cm») устанавливаются:

а) скачкообразно от 1 мВ/см до 5 В/см с возможностью умножения (уменьшение чувствительности) на 10; плавное перекрытие каждого поддиапазона не менее 2,5 раза;

б) основная погрешность измерения напряжения в диапазоне от 2 мВ до 300 мВ при размере изображения от 2 до 6 делений не превышает: ± 5 % — при коэффициентах отклонения от 2 мВ/см до 50 В/см; ± 8 % — при коэффициенте отклонения 1 мВ/см «xl» или «х10» коэффициент отклонения канала горизонтального отклонения не более 1 В/см. Время нарастания переходной характеристики канала вертикального отклонения луча не более 0,35 мкс; с выносным делителем 1:10 — 0,45 мкс. Время установления переходной характеристики канала вертикального отклонения луча не более 1,1 мкс: с выносным делителем 1:10 — 1,8 мкс. Выброс переходной характеристики канала вертикального отклонения не более 5 %; с выносным делителем 1:10 —не более 8 %. Спад вершины переходной характеристики при закрытом входе не более 10 % при длительности 10 мс. Неравномерность переходной характеристики не более 3 %; с выносным делителем 1:10 — не более 10 %. Параметры входов:

а) канала вертикального отклонения — входное активное сопротивление (1 ± 0,02) МОм, входная емкость (50 ± 5) пФ; с выносным делителем 1:10—входное сопротивление (10 ± 1) МОм, входная емкость не более 13 пФ, погрешность коэффи­циента деления не более ± 10 %;

б) канала горизонтального отклонения — входное активное сопротивление не менее 50 кОм, входная емкость не более30 пФ;

в) входа внешней синхронизации — входное активное сопро­тивление не менее 50 кОм в положении переключателя синхро­низации «Внеш. 1:1» и не менее 500 кОм в положении «Внеш.1:10», входная емкость не более 50 пФ;

г) канал «Z» — входное сопротивление (1 ± 0,2) МОм, вход­ная емкость не более 35 пФ. Допускаемое суммарное значение постоянного и переменного напряжений в закрытом входе не более 350 В.

Максимальный измеряемый размах исследуемого сигнала не более 300 В.

Максимальный размах исследуемого сигнала, подаваемого на вход прибора через выносной делитель 1:10, не более 350 В. Пределы перемещения луча по вертикали не менее двух значений номинального вертикального отклонения.

Пределы перемещения луча по горизонтали обеспечивают совмещение начала и конца рабочей части развертки с центром экрана. Генератор развертки может работать в периодическом или ждущем режиме и имеет следующие параметры:

а) диапазон длительностей развертки (калиброванных коэффициентов развертки) от 2 с/см до 2 мкс/см разбит на 19 фиксированных поддиапазонов. Предусмотрена возможность пятикратной растяжки развертки (пятикратного уменьшения коэффициента развертки в положении «0,2»). Плавное перекрытие каждого поддиапазона не менее 2,5 раза;

б) основная погрешность измерения временных интервалов в диапазоне от 2 мкс до 16 с при измеряемом размере изображения по горизонтали от 4 до 8 делений рабочей части развертки не более ± 5 % без растяжки и ± 8 % — с использованием растяжки. Внутренняя синхронизация развертки осуществляется сигналом любой полярности при минимальном уровне изображения не более 3 мм и максимальном уровне — 60 мм в диапазоне частот от 1 Гц до 1МГц и импульсными сигналами длительностью от 1,4 мкс и более. Внешняя синхронизация развертки осуществляется сигналом в диапазоне частот от 1 Гц до 1 МГц при амплитуде сигнала от 0,5 до 50 В, а также импульсными сигналами с длительностью от 1,4 мкс и более при амплитудах от 0,5 до 50 В.

Нестабильность синхронизации развертки (размытость изображения) не превышает ширины линии луча.

Синхронизация от сети — частотой 50, 400 Гц, минималь­ный уровень изображения — не более 3 мм, максимальный уровень — не менее 60 мм. Амплитуда напряжения развертки для запуска внешних устройств, выведенного на гнездо «^» в пределах от 5 до 12 В на нагрузке сопротивлением не менее 20 кОм и емкостью не более 100 пФ. Размеры рабочей части экрана по вертикали не менее 60 мм (6 делений) и по горизонтали не менее 80 мм (8 делений). Ширина линии луча не более 0,7 мм, а при коэффициенте отклонения по вертикали 1 мВ/см — не более 1 мм. Минимальная частота следования развертки, при которой обеспечивается наблюдение исследуемого сигнала на наиболее быстрой развертке, не более 250 Гц. Нелинейность отклонения не превышает 5 %. Полоса пропускания канала горизонтального откло­нения от 0 до 500 кГц. Опорная частота 1 кГц. Параметры, определяющие нестабильность положения луча: долговременный дрейф нулевой линии в течение 1 ч работы после 15 мин. прогрева не превышает 3,5 мВ (35 мм); кратковременный дрейф за 1 мин в течение 1 ч не пре­вышает 0,3 мВ (3 мм); смещение луча при изменении напряжения питания на ± 10 % не более 0,3 мВ (3 мм). Периодические (от внутреннего преобразователя напряжения или случайные шумы) отклонения луча не превышают 2 %. Задержка начала развертки относительно сигнала синхронизации не более 0,3 мкс. Нелинейность развертки в пределах рабочей части развертки не превышает 5 %. При растяжке длительности развертки «хО,2» нелинейность не превышает 10 %.

Параметры, зависящие от электронно-лучевой трубки:

а) геометрические искажения не более 3 %;

б) погрешность ортогональности не более 2°;

в) яркость луча осциллографа регулируется от полного отсутствия до величины, удобной для наблюдения.

Модуляция яркости обеспечивается при подаче на гнездо «-£) Z» сигнала с амплитудой от 20 до 50 В в диапазоне частот от 20 Гц до 200 кГц. Яркость подсвета шкалы регулируется от полного отсутствия до величины, удобной для наблюдения. В приборе обеспечивается возможность подачи исследуемых сигналов в полосе частот от 20 Гц до 10 МГц не­посредственно на открытый симметричный вход отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки через внешний переходной конденсатор емкостью не менее 0,1 мкФ. Параметры входов «Пластины Y» и «Пластины X» входное сопротивление относительно корпуса — (1 ± 0,2) МОм при входной емкости не более 20 пФ. Чувствительность входа «Пластины Y» не менее 1,0 мм/В «Пластины X» — не менее 0,6 мм/В (определяется техническими условиями на ЭЛТ). Внутренний источник калиброванного напряжения генерирует П-образные импульсы с частотой 2 кГц (период 0,5 мс)и амплитудой 0,1 и 1 В: а) основная погрешность напряжения и частоты не превышает ± 1,5 %;

б) ассиметрия импульсов не превышает 20 %. Питание прибора осуществляется: - от сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В частотой (50 ± 0,5) Гц, напряжением (115 ± 5,75) В и (220 ± 11) В частотой (400 ± 12) Гц и содержанием гармоник до 5 %. - от источника постоянного тока напряжением (12,6 ± 1,26) В и (24 ± 2,4) В. Мощность, потребляемая от сети при номинальном на­пряжении, не превышает 40 ВА. Величина тока, потребляемого прибором от источника постоянного тока напряжением 12,6 В, не превышает 1,8 А. Время установления рабочего режима прибора не превышает 15 мин. Прибор допускает непрерывную работу в течение 16 часов. Наработка приборов на отказ не менее 1500 ч. Средний срок службы прибора 10 лет. Средний ресурс 5000 ч. Масса прибора не более: для настольного исполнения — 10 кг; для стоечного исполнения — 14 кг. Масса прибора с транспортной тарой не более: для настольного исполнения — 45 кг; для стоечного исполнения — 46 кг. Габаритные размеры прибора: для настольного исполнения — 274X182X440 мм. для стоечного исполнения — 520X160X510 мм

Рисунок 15.4 - Некоторые виды осциллографов

Рисунок 15.4, лист 2

Рисунок 15.4, лист 3

Дата добавления: 2015-06-27