метрологія л4
Висновок: СКЗ не залежить від частоти.
Рівень 3: Вимірювання частот до 55кГц, напруга не обмежена.
Що вимірюють за допомогою О?
Осцилограф призначений для спостереження, вимірювання та реєстрації, електричних сигналів. Він дозволяє здійснювати якісне і кількісне дослідження сигналу в часі.
Осцилограф - один з найбільш універсальних приладів, що дозволяє вимірювати найрізноманітніші характеристики і параметри сигналів і ланцюгів (частоту, період, шпаруватість, амплітуду, тривалість фронту, спад вершини і ін.). Двулучевой осцилограф дозволяє оцінити різницю фаз сигналів, затримки і ін.
Назвіть основні метрологічні характеристики О.
Осцилограф характеризують такі параметри:
кількість каналів (1,2,4 ...) одночасно досліджуваних сигналів;
ширина смуги пропускання (універсальні - до десятків МГц, високочастотні - до сотень МГц, стробоскопические - до десятків ГГц);
чутливість каналу вертикального відхилення (мВ / справ);
індикація (електронно-променева трубка - ЕПТ, рідкокристалічний індикатор - РКІ);
умови експлуатації і т.д.
Чим відрізняються віртуальні Про від автономних приладів?
Які вимірювання можна проводити за допомогою досліджуваного Про?
частоту, період, шпаруватість, амплітуду, тривалість фронту, спад вершини і ін.). Двулучевой осцилограф дозволяє оцінити різницю фаз сигналів, затримки Вважається, що осцилограф є зразковим і з його допомогою вимірюються параметри двоканального СС. Досліджуються характеристики гармонійного, трикутного, прямокутного (меандру), пилообразного, шумового і комбінованих сигналів, вироблюваних досліджуваним ГС.
Як працює віртуальний Про
Осцилограф, побудований на основі двоканального АЦП, містить у своїй структурі двоканальний вольтметр і систему формування маркерних ліній з обчисленням відстані між ними окремо по осях абсцис і ординат.
Які органи управління має О?
Прилад має двоканальний панорамний індикатор, а також ряд допоміжних панелей і перемикачів:
Внизу зліва розташований перемикач режиму індикації з вибором каналів А, Б і АБ (див. Рис. 7).
Під панорамним індикатором розташована панель включення маркерних ліній (див. Рис. 8). Маркери включаються кнопками «Маркер 1» і «Маркер 2». а інформація про їхнє становище відображається у відповідних полях внизу лицьовій панелі. Зміна положень маркерів оцінюється у вигляді інтервалу, як за рівнем, так і за часом (кнопка «Інтервал»).
Нижче розташовується панель двоканального вбудованого вольтметра (див. Рис. 9), що дозволяє оцінити параметри сигналів на входах осцилографа. У кожному каналі реалізовано чотири режими вимірювання і індикації:
«Пік -» - пікового рівня негативної напівхвилі сигналу;
«Пік +» - пікового рівня позитивної напівхвилі сигналу;
«Розмах» - розмаху сигналу;
«СКЗ» - середньоквадратичного значення сигналу.
Осцилограф має ряд допоміжних функцій, кнопки виклику яких розташовані праворуч у верхній частині його лицьовій панелі:
- режим управління становищем вікна індикації шляхом натискання з утримуванням лівої кнопки миші і переміщенням в потрібному напрямку;
- режими лупи з робочими станами:
Збільшення ділянки горизонтальній осі (регулювання коефіцієнта розгортки).
Повернення до повного відображення графіка.
Які вузли містить універсальний осцилограф?
Типова схема (див. Рис. 1) містить наступні модулі:
Вхідний блок включає атенюатори, ланцюги узгодження і розв'язки.
Лінія затримки (ЛЗ) забезпечує затримку сигналу по відношенню до розгортці.
ГЛИН - генератор лінійно змінюється напруги (генератор розгортки по Х для горизонтального відхилення променя).
Система синхронізації виробляє синхросигнал початку розгортки з сигналу зовнішнього запуску, внутрішнього, від мережі або ін.
ПУ - попередній підсилювач.
УВО та УДО - підсилювачі вертикального і горизонтального відхилення.
Пристрої управління яскравістю (канал Z).
ЕПТ - електронно-променева трубка.
Поясніть роботу стробоскопічного осцилографа.
Стробоскопічні прилади, що дозволяють досліджувати періодичні сигнали, мають на вході стробоскопический перетворювач або трансформатор спектра. Коефіцієнт трансформації тимчасового масштабу може досягати 10 7 ... 10 8.
Короткі стрибає-імпульси здійснюють вибірку миттєвих значень сигналу зі зсувом за часом через n періодів. На рис. 3 показана вибірка кожен період.
Найпростіша схема стрибає - перетворювача приведена на рис. 4
Діод повинен бути швидкодіючий, що працює в ключовому режимі. При відсутності стрибає-імпульсу діод замкнений напругою зміщення + Uсм.
Строб - імпульс відмикає діод, що призводить до заряду конденсатора С до значення миттєвого напруги сигналу, тобто напруга на С пропорційно вхідному сигналу в точці стробирования. Період стрибає-імпульсів близький до цілого числа періодів сигналу, але має заданий зсув, рівний кроку зчитування:
Трансформований період обвідної дорівнює nТ / t. де інтервал t - крок зчитування, Т - період сигналу. Число вибірок k = T / t. Умова неспотвореної передачі випливає з теореми Котельникова.
9 Які параметри характеризують гармонійне напруга?
Частота, період, амплітуда
10 Як виміряти частоту гармонійного сигналу?
Виміряти період. Частота дорівнює 1 / період
11 Як виміряти амплітуду гармонічного сигналу
Розмах розділити навпіл
Як виміряти СКЗ гармонійного сигналу?
Для будь-якої періодичної функції (наприклад, струму або напруги) виду f = f (t) середньоквадратичне значення функції визначається як:
Як виміряти СКЗ меандру?
Меандр Так називають сигнал, який одну половину періоду дорівнює свого максимального значення, а іншу - нулю (рис. 2, г). Для нього середнє значення дорівнює половині амплітудного. Потужність, що виділяється струмом такої форми в навантаженні, вдвічі менше, ніж потужність від постійного струму, тому ефективне значення сигналу в раз менше амплітудного. У разі двополярного меандру (рис. 2, д) напруги Uампл. Uср.випр і Uефф збігаються між собою.
Як виміряти СКЗ трикутного сигналу?
Для нього середнє значення (середньовипрямлене для двополярного) дорівнює половині амплітудного (площа трикутника дорівнює половині твори підстави на висоту). Для розрахунку ефективного значення слід визначити площу під параболою, яка описує залежність квадрата сигналу від часу. Так просто цю площу не порахувати, при математичному розрахунку ефективне значення виходить в раз менше амплітудного.
Як виміряти СКЗ пилообразного сигналу?
так само як в 14
Як виміряти фазовий зсув гармонійного сигналу?
Вимірювання кута зсуву фаз методом безпосередньої оцінки може виконуватися способом лінійної розгортки. У першому випадку на екрані двулучевой осцилографа отримують зображення кривих
Значення кута зсуву фаз
де ab і ас - довжина відповідних відрізків осцилограми.
Вимірювання кос-ються, отже, межа відносної похибки вимірювань-ня кута зсуву фаз можна обчислити за формулою:
Фазовий зсув обчислюється за формулою:
Як виміряти затримку пилообразного сигналу?
Як виміряти затримку меандру?
Як визначити похибка вимірювання амплітуди сигналу
Як визначити похибка вимірювання частоти сигналу?
Як визначити похибка вимірювання фазового зсуву?
Вимірювання значення напруги методом безпосередньої оцінки зводить-ся до визначення вертикальних розмірів зображення h на екрані ЕПТ. Значення вимірюваної напруги
По суті, осциллографические вимірювання методом безпосередньої оцінки є непрямими вимірами. Следо-вательно, межа відносної похибки результатів вимі-рювання напруги можна оцінити по формулі:
Похибка коефіцієнта відхилення - інструментальна. похибки. Вона залежить, в першу чергу, від товщини лінії променя на екрані ЕПТ. Його ширина становить від 0,2 мм до 1,0 мм. Похибка визначення раз-мерів по осі Y також за своєю суттю є інструментальної, але в неї входить і похибка паралакса, тому зазвичай її називаються вають похибкою відліку. Вона тим менше, чим більше розмір зображення, що спостерігається на екрані, і чим тонше промінь. Сучасні осцилом-лографи мають поперечні розміри екрану 10-15 см, типова похибка відліку для них становить від 0,5% до 2%.
При вимірі напруги за допомогою осцилографа методом порівняння з мірою використовується різновид методу, відома як метод заміщення. Метод заміщення полягає в тому, що вимірювана величина заміщується відомою величиною відтворюється мірою (наприклад, вбудованим калибратором амп-літуди). Напруга на виході калібратора, при якому показання осцілло-графа такі ж, як при вимірюванні шуканого напруги, так само измеряемому значенням. Вимірювання періоду ТX методом безпосередній-ної оцінки виконується практично так само, як вимір Ux. і зводиться до визна-поділу Кр. що є ціною поділки шкали, і до визначення горизонталь-них розмірів зображення LX на екрані ЕПТ. Для калібрування використовується калібратор тривалості. Оцінка тривалості вимірюваного періоду здійснюється за формулою:
Вимірювання непрямі, і межа відносної похибки результатів через виміри періоду обчислюється за формулою:
Зна-ня частоти визначається за формулою:
Кут зсуву фаз є модуль різниці фаз двох гармонійний-ських сигналів U1 (t) і U2 (t) однакової частоти. Таким чином, якщо, a, то згідно з визначенням кут зсуву фаз
