При использовании осциллографа параметры сигналов определяют по их осциллограммам. Достоверность результатов зависит от точности воспроизведения осциллограмм. Погрешности измерения зависят от правильного выбора осциллографа, установки оптимальных размеров осциллограммы, выбора вида синхронизации и других факторов.
1 Измерение напряжений
С помощью электронного осциллографа можно измерять как постоянное напряжение (при наличии открытого входа Y), так и мгновенное, максимальное, минимальное значения и размах сигнала.
Напряжение может быть измерено методом прямого преобразования и методом сравнения. При использовании метода прямого преобразования (калиброванного отклонения) с помощью калибратора амплитуды предварительно калибруется требуемый коэффициент отклонения Кв, который является ценой деления шкалы, нанесенной на экран. Значение напряжения в этом случае можно определить по формуле
Ux = Кв×h, где
H – отклонение луча на экране осциллографа, соответствующее измеряемому значению сигнала.
Суммарная погрешность измерения напряжения данным методом зависит от погрешности, возникающей при калибровке коэффициента отклонения, погрешности из-за неравномерности и визуальной погрешности.
Погрешность измерений может быть уменьшена при использовании метода сравнения и двухканального осциллографа или осциллографа с дифференциальным входом. На один вход подается исследуемый сигнал, а на второй – образцовое постоянное или переменное напряжение. Совмещая изображение калибровочного сигнала с границами осциллограммы исследуемого сигнала, определяют с помощью вольтметра значение калибровочного сигнала, а следовательно, искомое значение напряжения.
2 Измерение временных параметров и параметров импульсов
Временные интервалы, так же, как и напряжения, могут быть измерены методом прямого преобразования и методом сравнения. В первом случае перед измерением калибруется длительность прямого хода развертки, т.е. устанавливается необходимое значение коэффициента развертки Кр с помощью калибратора длительности. Измеренный интервал времени определяется по формуле
t = Kp×l, где
l – размеры исследуемого участка осциллограммы по горизонтали.
Погрешность измерения временных интервалов зависит от погрешности калибровки временного интервала и визуальной погрешности.
Метод сравнения реализуется с помощью калибрационных меток, которые формируются из сигнала с известным периодом и при подаче его на вход Z накладываются на изображение сигнала. Совмещая метки с границами исследуемого временного интервала, по периоду меток и их количеству определяют значение измеряемого временного интервала.
3 Измерение частоты
Измерение частоты производится методом сравнения с частотой образцового генератора. Осциллограф в этом случае играет роль индикатора равенства или кратности измеряемой fx и образцовой fo частот и погрешности в результат измерения практически не вносит.
Наиболее часто используются две разновидности этого метода: метод интерференционных фигур и метод круговой развертки с модуляцией яркости.
При использовании метода интерференционных фигур генератор развертки выключается и сигнал образцовой частоты подается на вход Х, а неизвестной – на вход Y осциллографа. На экране появляется интерференционная фигура (рисунок 3.6.4 а).
Рисунок 3.6.4 – Измерение частоты
Вид интерференционной фигуры зависит от соотношения частот и фаз сигналов. Кратность частот по интерференционным фигурам определяется следующим образом. На полученной фигуре мысленно проводится вертикальная прямая, не пересекающая узлы (рисунок 3.6.4 а). Подсчитывается число пересечений nв с вертикальной прямой с линиями фигуры. Аналогично находится число пересечений горизонтальной прямой с линиями фигуры nг. Из уравнения nг×fo = nв×fх определяется значение измеряемой частоты fх.
С увеличение отношения частот усложняется вид интерференционной фигуры, что затрудняет отсчет числа пересечений. При большой кратности частот применяют метод круговой развертки с модуляцией яркости. Круговая развертка создается напряжением образцового генератора. Сигнал образцовой частоты в виде двух напряжений с фазовым сдвигом 90° подается на входы Х и Y осциллографа, а напряжение с частотой fх подается на вход Z. На экране получается изображение рисунка 3.6.4 б.Число темных и светлых участков равно кратности частот n, а частота fx = n×fo.
4 Измерение фазовых сдвигов
Измерение фазовых сдвигов измеряется методом наложения и методом эллипса.
Наибольшее распространение получил метод наложения. При наличии двухканального осциллографа исследуемые сигналы подаются на входы Y1 и Y2, и на экране получается картина, изображенная на рисунке 3.6.5.
Рисунок 3.6.5 – Измерение фазового сдвига
Поможем написать любую работу на аналогичную тему