Măsurătorile parametrilor semnalelor electrice se realizează în funcție de imaginile pe ecranul osciloscopului. Măsurarea (pentru a distinge de observații!) Este garantată numai dacă imaginea semnalului este localizată în partea de lucru a ecranului specificată în specificațiile pașaportului osciloscopului.
Măsurătorile se efectuează folosind o grilă de scală pe ecran, a cărei diviziune vă permite să măsurați componentele verticale și orizontale ale imaginii.
Prețul divizării este stabilit de poziția comutatoarelor coeficientului de deformare a fasciculului în direcția verticală (în volți pe diviziune) și de scanarea orizontală a fasciculului (în unități de timp per diviziune).
Înainte de măsurare, grila de scară este calibrată utilizând un semnal de referință generat de un oscilator intern de referință.
Procedura de măsurare cu un osciloscop, așa cum este descrisă, conține următoarele etape: pregătirea pentru măsurare; ajustare cu calibrare și măsurare reală.
Când vă pregătiți să lucrați, porniți mai întâi dispozitivul și verificați dacă acesta funcționează.
Precizia măsurătorilor specificate în descrierea tehnică a dispozitivului este garantată numai dacă a fost ajustată și calibrată.
Mărimea imaginii semnalului trebuie să îndeplinească cerințele specificate în descrierea tehnică. Numai în acest caz este garantată clasa de precizie a măsurătorilor.
Parametrii semnalului sunt măsurați mai întâi în diviziuni de scală. Apoi, valorile parametrului măsurat sunt calculate în unități absolute prin înmulțirea numărului de diviziuni din imagine cu factorii de scalare specificați de poziția comutatoarelor B / div sau Time / div.
Valorile parametrilor obținuți reprezintă estimarea punctului lor. Pentru alte măsurări decât măsurătorile punctuale, este necesar să se găsească o estimare a intervalului. Evaluarea intervalelor este o eroare de măsurare. Se compune dintr-un număr de componente:
eroare la stabilirea parametrilor semnalului de referință;
eroare a coeficienților de abatere și de mișcare;
erorile în alinierea semnalului de referință cu grila de scală;
eroarea de aliniere a semnalului măsurat cu grila de scală.
Exemplu de măsurare a tensiunii
Măsurarea se efectuează cu ajutorul unui osciloscop C1-93. Este măsurată oscilația completă a tensiunii alternante.
Permiteți mișcarea lvi de delimitare verticală pe ecran să fie de 7,6 divizări ale grilajului scării. Comutatorul V / div este setat la 5 mV / div, iar comutatorul "Multiplicator la 1", "Multiplicator la 10" este setat la "x10".
Este necesar să se determine din imagine valoarea valorii totale a tensiunii alternative (adică, pentru a da o estimare punctuală), precum și eroarea cu care se măsoară acest interval (evaluarea intervalului).
SOLUȚIE. 1. Valoarea tensiunii (estimarea punctului) este;
7,6 cazuri * 5 mV / div * 10 = 380 mV.
2. Pentru a determina estimarea intervalului de măsurare, trebuie mai întâi să găsiți eroarea de calibrare totală a grilei de scală. Se compune din două componente: de la eroarea cu care este cunoscută valoarea amplitudinii semnalului de calibrare. și eroarea de aliniere, adică eroare, cu care imaginea semnalului de calibrare este combinată cu grila de scară Dsk. Valoarea lui Dak se găsește conform specificațiilor de pe osciloscop, unde se spune: "Limita erorii admisibile a tensiunii și a frecvenței calibratorului este ± 1,2% în condiții normale." Aceasta înseamnă că dak = ± 0.012. În consecință, Dak = dak * lk unde lk este amplitudinea impulsurilor în formă de U ale semnalului de calibrare, egală cu șase diviziuni:
Combinația dintre grila impulsuri de calibrare scară în formă de U este realizată la două niveluri, superioare și inferioare, fiecare cu o precizie de ± 0,5 diviziunea vernier sau, echivalent, ± 0,05 mare reticul diviziune. În consecință, eroarea limită totală a coincidenței va fi de ± 0,1 diviziune mare.
Astfel, eroarea absolută totală a etalonării Dk a rețelei de scară va fi în diviziuni egale cu
Eroarea totală de calibrare dk a rețelei de scală este:
Acum trebuie să determinăm eroarea totală în combinarea imaginii semnalului cu grila de scală. Ca și în cazul unui semnal de calibrare, acesta este alcătuit din două componente: de la eroarea cu care semnalul măsurat este afișat vertical pe ecranul Dvi. și eroarea de aliniere a acestei imagini cu o plasă de scară. Valoarea Dvi se găsește ținând seama de eroarea coeficientului de deviere dvi:
unde l este dimensiunea imaginii, egală cu condiția de 7,6 diviziuni;
dvi - este dată în specificația tehnică „, coeficienții de eroare relative maxime admisibile deformarea canalelor 1 și 2 (0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1 2 V / div înmulțit cu 1 și 10) - ± 3% când dimensiunea imaginii de la 5,5 la 6 cazuri. și ± 4% pentru dimensiunile rămase de la 4 la 8 diviziuni. "Prin urmare, în cazul nostru
Imaginea este aliniată vertical cu grila de scală în două niveluri, superioară și inferioară, cu aceeași eroare absolută ca și pentru semnalul de calibrare, adică eroarea totală de limitare a suprapunerii în două nivele Dci = ± 0,1. Eroarea totală absolută a suprapunerii Dc a semnalului afișat cu grila de scală
Apoi, o estimare completă a intervalului D a măsurării tensiunii
D = ± (0,404 + 0,0285 * 7,6) = ± 0,62. Eroare totală de măsurare relativă
Aceasta este mai mică de 10%, i. E. Se încadrează în a doua clasă de precizie.
Eroarea de măsurare absolută poate fi determinată prin înlocuirea dimensiunii totale a imaginii verticale a semnalului cu 380 mV cu o eroare relativă de ± 0,082. Înregistrarea finală a rezultatului măsurătorii:
tensiune totală de tensiune U = (380 ± 31) mV;
eroare de măsurare relativă d = ± 0,082.
Exemplu de măsurare a unui interval de timp printr-un osciloscop
Măsurarea se efectuează cu ajutorul unui osciloscop C1-93. Se măsoară un interval de timp, reprezentat pe ecran cu două puncte situate pe orizontală (sau între două verticale). Lăsați distanța dintre două puncte să fie de 8,2 diviziuni. Comutatorul Time / Affairs se află în poziția de 10 μs. Întinderea intervalului de timp pe ecran nu este utilizată.
Este necesar să se determine valoarea intervalului de timp (adică, pentru a da o estimare de punct) și eroarea cu care acest interval este definit (estimarea intervalului).
SOLUȚIE. 1. Intervalul de timp (estimarea punctului) va fi de 8,2 cazuri * 10 μs / div = 82 μs.
2. Evaluarea interval a măsurării intervalului de timp constă din patru componente (ca în cazul măsurării amplitudinii). Două componente determină eroarea de calibrare totală a grila de scală, iar celelalte două indică eroarea totală de aliniere a intervalului de timp măsurat cu grila de scară.
Eroarea totală în calibrarea grilajului de scară constă în eroarea cu care este cunoscută valoarea perioadei semnalului de calibrare Dk (t). și de la eroarea cu care semnalul de calibrare este combinat cu grila de scară Dsk (t).
Valoarea lui Dk (t) se găsește pe baza specificațiilor pentru osciloscopul utilizat. În specificația tehnică oscilograme S1-93 graficului indică: limitele acceptabile în ceea ce privește mente eroarea amplitudinii și frecvenței impulsurilor sunt calibrator egale ± 1,5% - ceea ce înseamnă că dc (t) = ± 0,015.
unde lk (t) este distanța dintre marginea anterioară a primei și marginea posterioară a celui de-al zecelea impuls de calibrare. Această distanță este egală cu zece diviziuni mari ale grila ecranului de scală:
Combinând impulsuri de calibrare - prima muchie de conducere și marginea posterioară a zecea - produs cu linii de reticul ver-Calne până la 0,5 diviziunea vernier sau, echivalent, 0,05 reticul. În consecință, eroarea limită totală a coincidenței va fi 0,1 diviziune mare.
Astfel, eroarea absolută totală a calibrării scalei de-a lungul scalei orizontale va fi în diviziuni egale cu
Eroarea relativă totală a "calibrării la scară orizontală" este
Acum trebuie să determinăm eroarea totală de combinare a intervalului de timp măsurat cu grila de scară. Ca și în cazul unui semnal de calibrare, acesta este compus din două componente: de la eroarea cu care intervalul măsurat este afișat pe ecranul Di (t). și eroarea de aliniere a acestei imagini cu ochiul de scară Duc (t)
lι (t) - dimensiunea orizontală a intervalului de timp măsurat, egal cu starea de 8,2 diviziuni; d și (t) - este definită descrierea tehnică: „Limitele mente acceptabile referitoare la eroarea de scanare coeficienții semnalului orizontal PICTURE-SRI, cel puțin patru diviziuni pentru toate ratele de scanare, cu excepția 2 x 10 5 și 5 x 10 5 și 1 * 10 luna iunie μs / div, sunt egale: cea mai importantă este 4% fără întindere. "
În consecință, în cazul nostru
Alinierea punctelor din intervalul măsurat se face prin două verticale, care limitează intervalul de timp, cu aceeași eroare absolută ca și pentru semnalul de calibrare. Adică, eroarea marginală totală în combinația intervalului de scanare cu verticalele
Eroarea absolută absolută a combinației intervalului de timp cu grila de scară
Apoi, o măsurare completă a intervalului de măsurare a intervalului de timp
Eroare relativă totală a măsurării timpului, intervalului.
Aceasta se încadrează în a doua clasă de precizie (<10%).
Eroarea absolută în măsurarea intervalului de timp în unități de timp este determinată de produsul intervalului de timp de 82 μs la eroarea relativă a intenției ± 0,077. Înregistrarea finală a rezultatului: intervalul de timp măsurat este (82 ± 0,3) μs;
eroare relativă de măsurare ± 0,077.
Exemplu de măsurare a duratei marginii pulsului
Măsurarea parametrilor de timp ai impulsului - partea frontală, durata la un anumit nivel de semnal, întreruperea impulsului - este însoțită de apariția unor componente adiționale din cauza erorilor datorate erorilor în determinarea nivelurilor contorului.
Fie, de exemplu, să fie necesară măsurarea duratei margini de conducere a impulsului, tp. Imaginea pulsului pe ecran are o amplitudine de l = 7 diviziuni, distanța dintre punctele de intersecție a marginea de mărire ascendentă a nivelelor 0,1 și 0,9 din amplitudinea pulsului este lf (t) = 3,5 fisiune (figura 4). Măsurătorile sunt efectuate prin osciloscopul C1-93. Comutatorul factorului de deviere este în poziția 1 V / div și factorul de scanare este în poziția de 0,1 μs / div.
SOLUȚIE. 1. Punctul estimativ al duratei de margine tf este:
2. Estimarea intervalului constă, pe de o parte, în patru componente având aceeași natură ca atunci când se estimează intervalul de timp (vezi exemplul anterior). Aceasta este eroarea de calibrare a rețelei de scală, constând în eroarea perioadei semnalului de calibrare Dak (t) și eroarea de combinare a semnalului de calibrare cu grila de scară Dsk (t):
Următoarea pereche de componente ale estimării intervalului este formată din eroarea coincidenței intervalului de timp măsurat cu grila de scală Dcc (t) și eroarea cu care intervalul măsurat este afișat pe ecranul D, (t)
Aici, d (t) este valoarea de referință, este dată în descrierea tehnică. Pentru osciloscop S1-93 înregistrate: „Limitele Skye dopa valori a Coeficienți de eroare relativă a semnalului orizontală a imaginii cu scanare cel puțin patru diviziuni pentru toate ratele de scanare, cu excepția 2 * 10 5, 5 x 10 5 și 1 * 10 iunie ms / div egală: principala - ± 4% fără întindere ".
Cu toate acestea, imaginea din față în acest exemplu este mai mică de patru diviziuni. Atunci eroarea absolută cu care intervalul măsurat este afișat pe ecran, D (t) nu este determinat de valoarea reală, imaginea intervalului lφ (t). ci de imaginea minimă lmin (t) pentru care descrierea tehnică garantează eroarea relativă a factorului de scanare d (t):
Suma celor patru componente primare ale erorii
3. Deoarece imaginea muchiei de vârf are o înclinare, componentele de eroare suplimentare apar în determinarea timpului frontal Dx (t). datorită erorilor în determinarea nivelurilor de referință ale Dy frontal (figura 5):
unde a este unghiul imaginii marginii inițiale a semnalului în raport cu axa orizontală a grilajului de scală (a se vedea figura 4);
suma eroare Dy erorilor în determinarea nivelului inferior și superior nivelului de 0,1 la 0,9 și va depinde, în primul rând, pe întreaga eroare Dsi L și amplitudinea pulsului și, în al doilea rând, din eroarea de aliniere DSU nivel predeterminat de 0,9 sau 0,1 cu o grilă de scară. Eroarea în citirea coordonatelor verticale Dc este egală cu ± 0.1del. Valorile ordinelor 0.9l și 0.1l se găsesc din expresiile:
În cazul nostru
Eroare suplimentară în determinarea frontului
4. Estimarea completă a intervalului, cu care se determină imaginea duratei marginii de ghidare, este egală cu suma tuturor componentelor de eroare:
Eroarea relativă totală a definiției imaginii este:
Înregistrarea completă a duratei imaginii marginea de vârf:
In imaginea formată pe ecran este influențată de răspunsul tranzitoriu al osciloscopului: valoarea reală a lider TFR margine diferă de imaginea măsurată pe ecran prin cantitatea de timp tif tn creșterea răspunsului tranzitoriu al canalului din deformarea pe verticală a tractului osciloscop:
Valoarea tn este caracterizată prin descrierea tehnică: "Timpul de creștere al răspunsului tranzitoriu al fiecărui canal al traiectoriei de deformare verticale, nu mai mare de:
25 ns pentru toți factorii de abatere, cu excepția a 5 mV / div și fără divizor de la distanță 1:10;
35 ns pentru toate pozițiile coeficienților de deviație cu un divizor de la distanță 1:10 și o poziție de 5 mV / div fără divizor. "
Eroarea relativă în determinarea duratei marginii de vârf
Raportați formularul de prezentare
Raport privind activitatea de laborator nr
Schema bloc a osciloscopului universal (a se vedea apendicele 2) ...
Specificațiile osciloscopului.
Parametrii măsurați ai marginii de tracțiune din scalele scalei ecranului osciloscopului:
- lungimea marginii posterioare;
Parametrii calculați ai muchiei posterioare:
- lungimea marginii posterioare.
Durata totală calculată a margini de conducere și de urmărire.
4. Rezultatele calculării erorilor în măsurarea parametrilor măsurați.
(În concluzii este necesar să se noteze care parametri ai impulsului sunt măsurați în precizia furnizată de clasa de precizie a osciloscopului folosit.
Faceți o comparație a preciziei de măsurare a duratei totale a muchiilor de ghidare și de tracțiune ale impulsului măsurat, obținută:
ca sumă a frontierelor de frunte și a celor din urmă;
ca diferență între durata impulsului măsurat în nivele de 0,1 și 0,9.)
Rezultatele măsurării parametrilor impulsului de ieșire al duratei minime a generatorului de impulsuri.
(Pentru a prezenta rezultatele măsurării nr. 2 exact în același mod ca și rezultatele măsurării nr.1)
Diagrama structurala a unui osciloscop universal
În figura: I - circuit de intrare, 2 - preamplificator, amplificator 3 - terminale Y. 4 - circuit de sincronizare și pornire, 5 - generator de măturători, 6 amplificator terminal X. 7 - calibrator, 8 amplificator terminal Z; 9 - sursa de alimentare.
1. V.Kukush. Electroradiometria: manual pentru licee. -
M .: Radio și comunicare, 1985.
2. Metode de măsurare electrică: Un manual pentru universități /
LG Zhuravin, MA Marinenko, EI Semenov, EI Tsvetkov; Ed.
3. Mirsky G.Ya. Măsurători electronice. -M. Radio și comunicații, 1986.
PARTEA TEORETICĂ. CONDUCTAREA MĂSURĂRILOR CU OSCILLOGRAF. 5
Exemplu de măsurare a tensiunii. 7
Un exemplu de măsurare a unui interval de timp printr-un osciloscop. 9
Un exemplu de măsurare a duratei pulsului frontal. 12
ANEXA I 16
ANEXA 2. 20