Вимірювання часових параметрів сигналу

Вимірювання амплітудних значень напруги

Вимірювання параметрів імпульсів

В універсальних осцилографах використовується метод вимірювання амплітуд сигналу за допомогою масштабної сітки, розміщеної на екрані осцилографа. Ціна поділки сітки встановлюється раніше за допомогою калібратора амплітуди

Параметри імпульсів визначаються наступним чином:

- амплітуда імпульсу;

- період сигналу;

- довжина імпульсу;

де, - ціна поділки сітки по горизонталі, сек/діл;

- ціна поділки сітки по вертикалі, В/діл;

- вирази в поділках сітки

На відміну від частотомірів за допомогою осцилографа можна вимірювати параметри сигналів складної часової структури, наприклад ступінчатих сигналів. Можна також вимірювати параметри випадкових та перехідних процесів.

Найбільш простим є метод каліброваної розгортки, або каліброваних міток (рис. 10). Калібровані мітки на зображенні сигналу одержують шляхом подачі змінної (зазвичай синусоїдальної) напруги від генератора міток осцилографа на модулюючий електрод або катод ЕПТ.

Коли калібруюча напруга подана на керуючий електрод, позитивні напів-періоди цієї напруги викликають підвищення яскравості, а негативні напівперіоди гасять свічення екрана ЕПТ. Таким чином, сигнал на екрані ЕПТ зображується штриховою лінією. Відстань між початками (чи кінцями) яскравих рисок відповідає за часом періоду калібруючої напруги і називається міткою.

U_с - напруга досліджуваного сигналу;

U_к - напруга каліброваного сигналу;

t_і - довжина імпульсу.

Калібровочні мітки відомої частоти наносять на зображення сигналу шляхом модуляції яскравості променя, тобто подачею на сітку ЕПТ напруги відомої частоти f₀ або періоду коливання T₀ = 1/f₀. При цьому T_с = nT₀, де n - кількість калібровочних міток.

3.4. Вимірювання частоти методом інтерференційних фігур та методом кругової розгортки

Якщо подати на входи «X» та «Y» осцилографа сигнали близьких частот, то на екрані можна побачити фігури Ліссажу (рис. 11). Цей метод широко використовується для порівняння частот двох джерел сигналів і для підстроювання одного джерела під частоту іншого. Коли частоти близькі, але не дорівнюють одина одній, фігура на екрані обертається, причому період циклу обертання є величиною, зворотною різниці частот. При рівності частот фігура є нерухомою, в будь-якій фазі. Використовувати для порівняння можна не лише однакові частоти, але й ті, що знаходяться в кратному відношенні. Якщо подати на входи «X» та «Y» осцилографа сигнали близьких частот, то на екрані можна побачити фігури Ліссажу.

Фігури Ліссажу (рис. 12) - замкнуті траєкторії, які прокреслені точкою, що здійснює одночасно два гармонійних коливання в двох взаємно перпендикулярних напрямках. Вид фігур залежить від співвідношення між періодами (частотами), фазами і амплітудами обох коливань. У простому випадку рівності обох періодів фігури являють собою еліпси, які при різниці фаз 0 або вироджуються у відрізки прямих, а при різниці фаз і рівності амплітуд перетворюються в окружність. Якщо періоди обох коливань співпадають неточно, то різниця фаз весь час змінюється, внаслідок чого еліпс весь час деформується. При істотно різних періодах фігури Ліссажу не спостерігаються. Однак, якщо періоди відносяться як цілі числа, то через проміжок часу, що дорівнийює найменшому кратному обох періодів, рухома точка знову повертається в те ж положення - виходить фігури Ліссажу більш складної форми. Фігури Ліссажу вписуються в прямокутник, центр якого співпадає з початком координат, а сторони паралельні осям координат і розташовані по обидві сторони від них на відстанях, що дорівнюють амплітудам коливань.

Математичнийе выраз для кривої Лиссажу:

де, A та B - амплітуди коливань; a, b - частоти, δ - зсув фаз.

Вид кривої значно залежить від співвідношення a/b. Коли співвідношення дорівнює 1, фігура Ліссажу має вигляд еліпса, за певних умов вона має вигляд прямої (A = B, δ = π / 2 радіан) та відрізка прямої (δ = 0). Ще один приклад фігури Ліссажу - парабола (a / b = 2, δ = π / 2). При інших співвідношеннях фігури Ліссажу являють собою більш складні фігури, які є замкнутими за умови a / b - раціональне число.

3.5. Вибір типу електронного осцилографа та техніка осцилографічних вимірювань

При спостереженні та дослідженні напруги на екрані основною вимогою є отримання неспотвореної форми спостережуваного сигналу. Ця вимога в основному виконується при правильному виборі типу осцилографа і режиму його роботи, правильному підключенні осцилографа до досліджуваної ланцюга та оптимальних розмірах; зображення.

Основні параметри осцилографа:

Діаметр екрана ЕПТ, від якого залежить розмір осцилограми.

Схема входу (відкритий чи закритий).

Значення вхідного опору і вхідної ємності.

Ширина смуги пропускання підсилювача каналу вертикального відхилення;

Чутливість каналів, тобто значення коефіцієнта відхилення по напрузі каналу вертикального відхилення і коефіцієнта або тривалості розгортки:

а) через підсилювач;

б) безпосередньо на вертикально відхиляючі пластини.

максимально допустима амплітуда напруги досліджуваного сигналу;

мінімальне значення напруги досліджуваного сигналу, при якій забезпечується клас точності осцилографа.

види розгорток і вид синхронізації (зовнішня, внутрішня).

можливість вимірювання, спосіб і значення похибки вимірювання амплітуди та часових інтервалів досліджуваних сигналів.

10) габаритні розміри і маса.

Слід зазначити, що правильний вибір осцилографа і для конкретного вимірювання є складним завданням і для його вирішення необхідно не тільки добре знати роботу осцилографа, призначення його окремих елементів та їх впливу на результати вимірювання, а й наявність практичного досвіду роботи.

Форма та амплітуда досліджуваного сигналу суттєво впливають на вибір типу осцилографа і режиму його роботи.

1. При дослідженні періодичних напружень застосовують осцилограф з періодичною розгорткою, тривалість якої повинна забезпечити отримання осцилограми з необхідним числом періодів.

2. Для дослідження одиничних імпульсних сигналів, послідовності імпульсів з великою шпаруватістю необхідна чекаюча розгортка певної тривалості.

3. Неспотворене відтворення на екрані ЕПТ форми різних сигналів у великій мірі залежить від полоси пропускання вертикального каналу осцилографа.

4. Коефіцієнт відхилення або чутливість осцилографа визначається амплітудою досліджуваного сигналу. При даній амплітуді сигналу коефіцієнт відхилення повинен забезпечити отримання осцилограми зі зручним для спостереження розміром по вертикалі.

5. При виборі осцилографа слід також враховувати його вхідні активний опір та ємність. Їх значення повинні відповідати параметрам досліджуваної схеми і характеристик сигналу.

При роботі з осцилографом будь-якого типу необхідно виконувати наступні правила:

1. До включення приладу в мережу повернути ручку регулювання яскравості до упору проти годинникової стрілки.

2. Включити прилад у мережу та після його прогріву ввести яскравість і сфокусувати світлу пляма, встановивши її в центрі екрану.

3. Вибрати необхідну розгортку, коефіцієнт розгортки або діапазон частот.

4.Підібрать частоту розгортки і амплітуду синхронізації для отримання знімків, зручніше для дослідження та вимірювання. Необхідно пам'ятати що стійка робота генератора розгортки досягається тільки при подачі напруги синхронізації визначеної амплітуди. Її підбирають експериментально (починаючи з мінімальних значень) спеціальним потенціометром, ручка керування яким зазвичай виводиться на передню панель приладу. Не слід допускати занадто великих напруг синхронізації, щоб уникнути так званої пересинхронізаціі, що викликає дроблення розгортки.

5.Підібрати коефіцієнт відхилення (коефіцієнт підсилення вертикального каналу) таким чином, щоб отримати на екрані приладу зображення сигналу, зручне для вимірювання та дослідження.

6.Регулюючи фокусування, яскравість, намагатись отримати найбільш тонких і чітких ліній зображення на екрані. Робота з мінімальною яскравістю збільшує довговічність трубки і зменшує похибку вимірювань.

Дата добавления: 2013-12-13