авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Н.В. Розова, С.И.Третьяков

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ

ИЗМЕРЕНИЯ

Учебное пособие

Допущено УМО

по университетскому политехническому образованию

Министерства образования и науки РФ в качестве

учебного пособия для студентов вузов, обучающихся

по направлению 653800 «Стандартизация, сертификация и метрология» по специальностям 072000 «Стандартизация и сертификация» и 190800 «Метрология и метрологическое обеспечение»

Архангельск 2005 УДК 389.004 ББК 34.9 Р65 Рецензенты:

Г. А. Кондрашкова, зав. кафедрой автоматизации химико-техно­ логических процессов С.-Петербургского государственного университета растительных полимеров, д-р техн. наук, проф.;

И.Г.Назаров, проф. кафедры МТ-4 Московского государственно­ го технического университета им. П.Э.Баумана, д-р техн. наук, проф.

Розова Н.В. Электрические и радиотехнические измерения: учебное пособие / Н.В. Розова, СМ. Третьяков. - Архангельск: Изд-во Арханг. гос.

техн. ун-та, 2005. - 107 с.

Рассмотрены конструктивные особенности и метрологические ха­ рактеристики приборов для проведения электрических и радиотехнических измерений. Дан порядок подготовки приборов к работе и порядок опреде­ ления временных параметров, параметров модуляции, параметров цепей.

Теоретические сведения приведены в объеме, необходимом для проведе­ ния измерительного эксперимента.

Рекомендовано дли студентов вузов, обучающихся по специально­ стям 190800 (200501.65) «Метрология и метрологическое обеспечение», 072000 (200503.65) «Стандартизация и сертификация» и (220503.65) «Управление качеством» при изучении дисциплин «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», «Поверка и калибровка средств измерений», а также курса «Метрология, стандартизация и серти­ фикация». Пособие будет полезно и для инженерно-технических работни­ ков, специализирующихся в области метрологии, радио- и электротехники.

Ил. 35. Табл. 3. Библиогр. 14 назв.

ISBN 5-261-00225- © Архангельский государственный технический университет, О Н.В. Розова, С И. Третьяков, ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ОСЦИЛЛОГРЛФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ЦЕЛИ РАБОТЫ 1. Изучить принципы действия, обобщенную структурную схему универсальных электронно-лучевых осциллографов.

2. Приобрести практические навыки по эксплуатации осциллографов С1-65 и С1-74.

3. Приобрести практические навыки измерений основных парамет­ ров электрических сигналов с помощью электронно-лучевого осцилло­ графа и оценки погрешности измерений.

ЗАДАНИЕ 1. Изучить назначение и принципы действия электронно-лучевых осциллографов, их метрологические характеристики, а также источники погрешностей измерения параметров электрических сигналов с помощью 3J 1ектронно-лучевьтх ос циллографов.

2. Изучить работу с осциллографами Cl-65, С1-74 при измерении па­ раметров сигналов.

3. Измерить напряжения сигнала:

- методом непосредственного отсчета по калиброванной шкале (метод калиброванной шкалы);

- методом сравнения;

- компенсационным методом.

4. Измерить временные интерваты сигнала с помощью осциллографа методом калиброванного коэффициента развертки.

5. Произвести измерения частоты сигнала.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Осциллографические методы измерений занимают одно из ведущих мест в области электрических и радиоэлектронных измерений. Они реали­ зуются с помощью электронно-лучевых осциллографов (ЗЛО) - приборов, позволяющих с помощью электронно-лучевых трубок (ЭЛ'Г) получать на их экране видимое изображение электрического сигнала в реальном или преобразованном масштабе времени и тем самым анализировать форму сигнала, измерять его параметры.

Применяемые в технике измерений электронно-лучевые осцилло­ графы можно разделить на четыре основных вида: универсальные С1;

ско­ ростные и стробоскопические С7;

запоминающие С8;

специальные С9.

Наиболее широкое применение находят универсальные осцилло­ графы. В этих приборах исследуемый сигнал через канал вертикального отклонения подается на вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ, а горизонтальное отклонение луча осуществляется генератором развертки, образующим масштаб времени. Размер изображения по вертикали на экра­ не оказывается пропорциональным значениям уровня входного сигнала, а размер по горизонтали - реальному времени. Область рабочих частот уни­ версальных осциллографов достигает 300... 500 МГц.

К группе универсальных относятся также многофункциональные осциллографы, у которых с помощью сменных блоков можно обеспечить различные параметры прибора.

В скоростных осциллографах принцип получения изображения сигнала тот же, что и в универсальных. Применение специальных усили­ тельных устройств и скоростных ЭЛТ позволяет расширить их частотный диапазон до 1...2 ГГц.

Стробоскопические осциллографы позволяют получать изображение сигнала в виде совокупности дискретных, составляющих, пропорциональ­ ных мгновенным значениям анализируемого сигнала, выбираемых по определенному задаваемому во времени закону путем его стробоскопиче­ ского преобразования. В результате такого преобразования периодически повторяющаяся форма сигната отображается на экране ЭЛТ в расширен­ ном масштабе времени. Стробоскопическое преобразование позволяет наблюдать сигналы в диапазоне частот до 8...26 ГГц.

В запоминающих осциллографах при помощи устройства памяти, содержащегося в специальных запоминающих ЭЛТ, оказывается возмож­ ным сохранить на достаточно продолжительное время записанный в неко­ тором интервале времени сигнал с целью его последующего воспроизведе­ ния. Запоминающие осциллографы можно подразделить на 3 основные группы:

- осциллографы на запоминающих ЭЛТ (ЗЭЛТ) с видимым изобра­ жением;

- осциллографы с цифровой памятью (цифровые запоминающие осциллографы);

- осциллографы на базе «слепых» ЗЭЛТ, без видимого изображения, с последующим считыванием и аналого-цифровым преобразованием сигнала.

К виду специальных осциллографов относятся приборы, содержа­ щие специфические узлы, которые предназначены для целевого приме­ нения, например: вычислительные осциллографы с элементами аналого цифрового преобразования сигнала, специальные приборы для телеви­ зионных измерений, измерений в ядерной физике и др. К этому виду относятся также приборы, у которых вместо ЭЛТ для получения изображения используются специальные дискретные матричные экраны.

Универсальные, скоростные, а также стробоскопические осцилло­ графы могут быть одно канальными и многоканальными, однолучевыми и многолучевыми.

Одноканальные осциллографы содержат один канал пертикатьного отклонения, а многоканальные - два и более. Многоканальные осцилло­ графы позволяют наблюдать несколько (по числу каналов) когерентных сигналов. Они строятся на одно лучевых трубках, и наблюдение несколь­ ких сигналов достигается соответствующей коммутацией каналов. Одно лучевые осциллографы содержат ЭЛТ с одним управляемым лучом, а многолучевые - с двумя и более независимыми лучами, каждый из кото­ рых может управляться самостоятельным генератором развертки. Это дает возможность наблюдать с помощью многолучевого осциллографа одно­ временно несколько независимых сигналов.

Оспиллографические блоки являются составной частью некото­ рых приборов и устройств, например спектр-анализаторов, панорамных рефлектометров, измерителей частотных характеристик, кардиографов и т.д.

Принцип действия и обобщенная структурная схема универсальных электронно-лучевых осциллографов Основой принципа действия всех видов осциллографов является получение плоского изображения на экране электронно-лучевой трубки при воздействии на ее систему отклонения луча управляющих напряже­ ний, Этот принцип может быть рассмотрен с помощью структурной элек­ трической схемы универсального однолучевого осциллографа (рис. I).

В состав схемы входят: канал вертикального отклонения У, канал развертки X. канал управления яркостью Z, калибраторы амплитуды и длительности, ЭЛТ.

Вход Z Рис. 1. Структурная электрическая схема универсального однолучевого электронно-лучевого осциллографа Канал вертикального отклонения луча У обеспечивает необходимый уровень усиления (ослабления) исследуемого напряжения до значения, удобного для наблюдения на экране ЭЛТ и измерения его параметров, согласование входного сопротивления осциллографа с сопротивлением источника сигнала, задержку поступления на вертикально отклоняющие пластины относительно начала действия напряжения развертки на гори­ зонтально отклоняющих пластинах.

Входная цепь в канале вертикального отклонения служит для под­ ключения источника входного сигнала и согласования его параметров и самого сигнала с параметрами усилителя вертикатьного отклонения.

В состав входной цепи входят разъемы, переключатели и аттенюаторы.

Для наблюдения сигналов с малой амплитудой и большой постоянной составляющей вход осциллографа может делаться «закрытым», для чего на его входе предусматривается установка коммутируемого с передней пане­ ли разделительного конденсатора. При большой амплитуде сигнал ослаб­ ляется аттенюатором с калиброванным коэффициентом деления. Сигнал с аттенюатора поступает на предварительный усилитель, который усиливает исследуемые сигналы, обеспечивает согласование параметров усилителя с параметрами линии задержки и осуществляет преобразование сигнала из несимметричного в симметричный. Кроме того, в предварительном усили­ теле осуществляется плавная регулировка усиления, калибровка коэффи­ циентов отклонения и регулировка перемещения по вертикали. С каскадов предварительного усиления исследуемый сигнал снимается для осуществ­ ления внутренней синхронизации развертки. Линия задержки обеспечивает задержку сигнала относительно момента запуска развертки, что позволяет наблюдать фронты импульсов при исследовании импульсных сигналов.

Выходной (оконечный) усилитель канала вертикального отклонения обес­ печивает усиление сигнала до значения, достаточного для отклонения лу­ ча ЭЛТ по вертикали в пределах рабочей части экрана. Усилитель внут­ ренней синхронизации усиливает часть исследуемого сигнала до значения, необходимого для устойчивого запуска развертки.

Канал горизонтального отклонения луча (канал развертки) X служит для формирования напряжения, синхронного с исследуемым сигналом и вызывающего горизонтальное перемещение луча, пропорциональное времени. К входной цепи канала X подключается источник синхронизи рующего (запускающего) внешнего (или внутреннего) сигнала. В состав входной цепи канала X входит разъемы, аттенюаторы для ослабления (при необходимости) сигнала внешней синхронизации, переключатели поляр­ ности и вида синхронизации. Устройство синхронизации обеспечивает запуск генератора развертки синхронно с запускающим сигналом. Генера­ тор развертки формирует пилообразное напряжение для отклонения луча ЭЛТ пропорционально времени. Выходной усилитель канала X усиливает напряжение развертки до значения, необходимого для получения требуе­ мою масштаба изображения. В ряде осциллографов усилитель развертки имеет внешний вход, на который через аттенюатор может подаваться внешний сигнал.

Киши управления яркостью ЭЛТ (канал Z) служит для установки яркости изображения на экране ЭЛТ, наиболее благоприятной для наблю­ дения. Регулировка яркости осуществляется путем изменения напряжения смещения на модуляторе относительно катода, т.е. путем изменения тока луча. При этом управляющее напряжение может подводиться либо в цепь модулятора, либо в цепь катода ЭЛТ. С помощью внешнего управляющего напряжения, подаваемого на вход Z. можно осуществлять яркостную модуляцию луча, например для получения меток в виде последовательно­ сти более ярких точек на изображении исследуемого сигнала.

Катибратор осциллографа представляет собой специальный генера­ тор с калиброванными значениями амплитуды и частоты формируемого напряжения. С помощью этих напряжений осуществляется калибровка шкалы осциллографа по вертикали (по напряжению) и по горизонтали (по времени), т.е. качибровка масштабных коэффициентов, с помощью которых геометрические размеры изображения по вертикали и горизонта­ ли пересчитываются соответственно в напряжение и время.

Основные характеристики каналов вертикального и горизонтального отклонений луча электронно-лучевых осциллографов При формировании осциллограммы исследуемое напряжение U под­ x водят к входу усилителя и затем на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Под действием этого напряжения луч отклоняется по оси ординат на X У-к s им y где К - коэффициент усилителя;

S - чувселигсльность трубки но оси ординат.

y Отклонение луча по оси абсцисс обусловлено действием напряжения развертки U которое изменяется во времени по линейному закону:

p) U= at, p где а - постоянный коэффициент.

Отклонение луча по оси абсцисс также является линейной функцией времени:

X-S,U -S„at, V где S - чувствительность трубки по оси абсцисс.

x В результате совместного воздействия на ЭЛТ вертикально и гори­ зонтально отклоняющихся напряжений луч будет двигаться по траектории, заданной в параметрической форме приведенными соотношениями. Ис­ ключив время, получим уравнение траектории в декартовых координатах V (X/S a).

x t Траекторию луча называют осциллограммой исследуемого колеба­ ния. Поскольку отклонение луча по оси ординат пропорционально мгно­ венному значению колебания, а отклонение по оси абсцисс - времени, то на экране ЭЛТ в некотором масштабе воспроизводится зависимость UJi).

Размеры экрана и отклоняющее напряжение экрана ограничены, по­ этому напряжение развертки возрастает до определенного уровня, при кото­ ром луч, двигаясь вправо, достигает границы рабочей части экрана. Продол­ жительность возрастающего участка напряжения развергки оценивают дли­ тельностью прямого хода развертки Г„. По окончании прямого хода напря­ жение развертки уменьшается до начального уровня. Пятно при этом пере­ мещается справа налево, совершая обратный ход развергки. За время Г„ об­ ратного хода напряжение развертки уменьшается по нелинейному закону, поэтому траектория луча не несет полезной информации и лишь искажает осциллограмму. Во избежание этого па время обратного хода на модулятор ЭЛТ подают запирающее напряжение, чтобы погасить луч. Генераторы раз­ вертки строят так, чтобы длительность обратного хода была меньше дли­ тельности прямого хода развертки, т.е. чтобы выполнялось условие Т„«Т„.

Поскольку период развертки Г - Т„ нГ то можно принять Т даГ,,.

р № р При осциллографировании периодических колебаний необходимо, чтобы за каждый период исследуемого напряжения луч перемещался по одной и той же траектории. Для этого синхронизируют период развертки с периодом повторения исследуемого сигнала: период развертки устанавли­ вают равным целому числу периодов повторения исследуемого сигнала.

Для исследования непериодических импульсных напряжений применяется ждущая развертка. В этом режиме генератор развертки запускается перед каждым пришедшим импульсом. К моменту начала каждого импульса напряжение развертки имеет определенное значение, поэтому начало каж­ дого импульса соответствует одной и той же точке на экране.

Кроме линейной развертки, предусмотренной во всех выпускаемых промышленностью осцилло] рафах, существуют и другие тины разверток, например круговая или спиральная, применяемые при измерении фазовых соотношений. В этих развертках луч движется с постоянной угловой скоростью по кругу или по спирали, что позволяет получать большую, по сравнению с диаметром экрана, длину линии развертки.

Осцилло] рафические измерении параметров сигналов При измерении параметров электрических сигналов с помощью ос­ циллографа необходимо учитывать две группы погрешностей. Первая обу­ словлена неточным воспроизведением (искажением) на экране ЭЛТ иссле­ дуемого сигнала, а вторая - погрешностями измерений по осциллограмме.

Искажения осциллограмм, то есть несоответствие изображения истинной форме исследуемого сигнала, возникают по различным причи­ нам. Одни искажения обусловлены несовершенством трактов прохождения сигналов и самой ЭЛТ осциллографа, другие - неумением правильно поль­ зоваться осциллографом. К последним причинам относятся: несогласова­ ние сопротивлений источника исследуемых сигнатов и входа усилителя осциллографа, нестабильность напряжения питания;

проникновение фона переменного тока в тракты прохождения сигналов осциллографа: повы­ шение уровня синхронизирующего напряжения.

Чтобы искажение осциллограмм не превосходило допустимых значе­ ний, необходимо уметь правильно подключать осциллограф к исследуемому объекту, выбирать необходимый режим работы прибора, требуемый вид син­ хронизации развертки, устанавливать оптимальные размеры изображения.

К погрешностям измерений по осциллограмме относятся погрешно­ сти отсчета за счет конечности размеров пятна луча, сферичности экрана, параллакса, а также погрешности, обусловленные неточностью калибровки осциллографа.

Максимальная абсолютная погрешность измерения линейных разме­ ров осциллограммы зависит от диаметра пятна луча, то есть от ширины линии луча. Для ее уменьшения необходимо более тщательно фокусиро­ вать изображение и не производить измерения при повышенной яркости луча, когда диаметр пятна луча увеличивается. Максимальная относи­ тельная погрешность измерения уменьшается с увеличением линейных размеров осциллограммы.

В современных осциллографах ширина линии луча составляет b = 0,25... 1,00 мм. От величины Ъ зависят погрешности измерения линей­ ных размеров осциллограммы L. Считают, что максимальная абсолютная лофешность измерения величины L равна половине ширины линии луча на каждом конце линейного размера L осциллограммы. Максимальная от­ носительная погрешность при этом Ъъ = 2{b/l)IL = Ъ/L.

Из этого выражения следует, что относительная погрешность изме­ рений тем больше, чем меньше линейный размер L осциллограммы. Зави­ симость 5д —f(L) приведена на рис.2 в виде кривой 1.

Погрешность отсчета за счет сферичности экрана возникает вследст­ вие того, что при визуальном отсчете за смещение луча па экране прини­ мается величина /, вместо величины L\(рис. 3).

Рис.2. Зависимость относи­ тельной погрешности измерс- Рие.З. Погрешность отсчета ния от линейного размера ос- за счет сферичности экрана циплограммы И При этом абсолютная погрешность измерения равна А/,-/,] - 1, Такг как L~R sina, то ^ /_,-/.,_ Л s i n a - (/? + A/rJsina ля a "~l^ (R + Ml)sma йТдд' Поскольку АД --•(/? - /? cos aj/cos ос, то подставив это выражение в формулу, окончательно получим б - J - cos a.

ц На рис. 2 кривая 2 иллюстрирует характер зависимости 5„ = fi.L).

Суммарная погрешность показана па рис. 2 в виде кривой 3. При этом минимальная суммарная шлрешность получается при средних размерах осциллограммы.

Погрешность отсчета из-за сферичности экрана ЭЛТ в современных осциллографах сведена к минимуму путем создания ЭЛТ с плоским экра­ ном. Однако в осциллографах старых модификаций она может достигать на краях экрана 3...4 %, что вынуждает ограничивать рабочую площадь экрана ЭЛТ.

Погрешность отсчета из-за параллакса возникает в осциллографах при использовании измерительной сетки-шкалы. Эта погрешность наиболее существенна, если измерительная сетка-шкала наносится на прозрачный листовой материал, устанавливаемый перед экраном ЭЛТ;

уменьшается, если наносится на внешнюю сторону стекла экрана ЭЛТ;

практически отсутствует, если наносится на внутреннюю сторону стекла экрана ЭЛТ или формируется электронным путем.

Погрешности, обусловленные неточностью калибровки осциллогра­ фа, возникают' в основном по вине оператора и носят систематический характер. Оли могут быть существенно уменьшены в процессе тщательной калибровки осциллографа. Необходимо помнить, что выполнять измере­ ния можно лишь убедившись в том, что осциллограф откалиброван.

Реализация метрологических характеристик осциллографов во мно­ гом зависит от правильности подхода к выбору соответствующею тина прибора для решения той или иной конкретной измерительной задачи.

Чтобы обеспечить необходимую точность измерений импульсных и гармонических сигншюи, нужно учитывать общие рекомендации по выбору осциллографов.

1. Для правильного выбора типа осциллорафа необходимо знать задачу и условия измерений, характер исследуемого сигнала и диапазон измерения его параметров. Информация об исследуемом сигнале должна включать следующие сведения:

- тип исследуемого напряжения - постоянное, переменное или пред­ ставляет собой сумму постоянной и переменной составляющих;

- характер переменного сигнала - периодический, непериодический, низкочастотный, высокочастотный, импульсный;

- диапазон измерения амплитуды и временных параметров сигнала;

- величина внутреннего сопротивления источника исследуемых сигналов.

2. Для неискаженного воспроизведения выбирается осциллограф с требуемой амплитудно-частотной или переходной характеристикой усили­ теля вертикального отклонения. При измерении параметров синусоидаль­ ного сигнала его частота должна быть значительно ниже верхней частоты полосы пропускания усилителя вертикального отклонения.

3. Длительность фронта и среза прямоугольных и трапецеидальных импульсов может быть соизмерима со временем нарастания переходной характеристики усилителя вертикального отклонения. В этом случае в измерительную длительность фронта импульса х я входит и время его па нарастания т. которое следует исключить. Значение длительности фронта н импульса при этом можно определить по формуле _ Г"? J На практике при исследовании импульсных сигналов необходимо, чтобы между длительностью фронта импульса т,|, и временем нарастания переходной характеристики усилителя вертикального отклонения т н выполнялись следующие соотношения: Тф/т„ 3 - для прямоугольною импульса и Тф/т„ 10 - для треугольного импульса.

При выборе осциллографа следует иметь в виду, что его входное активное сопротивление /?„ и входная емкость С могут изменить режим х х работы источника сигнала и привести к пофешности измерений. Для того чтобы погрешность измерений была как можно меньше, необходимо соблюдать условие где Л„,, - выходное сопротивление источника сигнала.

м Наличие входной емкости осциллографа приводит к увеличению длительности фронта исследуемого импульсного сигнала, Входная емкость большинства осциллографов составляет 40...50 пФ, а при использовании соединительного кабеля возрастает до 100 пФ и более. Для исследования импульсов длительностью более 0,05 мке коаксиальный кабель должен иметь длину, при которой удвоенное время прохождения сигнала по кабе­ лю не превышает 1/10 длительности импульса.

4. В зависимости от вида исследуемого напряжения сигнала исполь­ зуется осциллограф с открытым или закрытым входом.

При открытом входе связь канала вертикального отклонения с источником исследуемого сигнала осуществляется по постоянному току.

Этот режим используется чаще всего и устанавливается переключателем ВХОД на лицевой панели осциллографа в положение =. В случае, когда постоянная составляющая исследуемого сигнала намного больше пере­ менной, а измерению подлежат параметры переменной составляющей, то необходимо выбрать связь источника исследуемого сигнала с канатом вертикального отклонения по переменному току, то есть использовать режим закрытого входа ~. В этом случае входной сигнал поступает на вход усилителя вертикального отклонения через разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую.

При исследовании НЧ-сигналов следует учитывать, что при исполь­ зовании режима закрытого входа нижний предел полосы пропускания усилителя вертикального отклонения осциллографа составляет несколь­ ко герц. Обычно переключатель входа имеет также положение, обозна­ ченное 1. При этом положении входная цепь усилителя вертикального отклонения заземляется и последовательно с входным разделительным конденсатором включается резистор. Такое включение позволяет устра­ нить перемещение луча по вертикали при установке переключателя входа в положение ~, даже если входной сигнал имеет значительную постоянную составляющую.

5. Качественному и устойчивому воспроизведению си т а л а на экране ЭЛТ способствует правильно выбранный режим развертки осциллографа.

Непрерывная развертка используется для наблюдения периодических непрерывных импульсных сигналов, частота следования которых соответ­ ствует частоте развертки. Если необходимо исследовать импульсные сиг­ налы большой скважности, то непрерывная развертка не обеспечивает удобного наблюдения. При большой скважности период следования импульсов Т значительно превышает длительность импульсов т. Когда я период развертки 1\ равен периоду следования импульсов Т, то изобра­ я жение импульса на экране ЭЛТ будет коротким. Если установить период развертки соизмеримым с длительностью импульса, то изображение последнего будет занимать по ширине точно всю рабочую часть экрана ЭЛТ, но будет очень бледным. В таких случаях используют ждущую развертку.

Запуск генератора ждущей развертки может осуществляться иссле­ дуемым сигналом (внутренняя синхронизация) или отдельным сигналом, связанным с исследуемым (внешняя синхронизация). Запуск развертки исследуемым сигналом применяется в том случае, если в канале верти­ кального отклонения осциллографа используется линия задержки, благо­ даря чему оказывается возможным наблюдать фронт исследуемого импульса, lie ли осциллограф работает в режиме ждущей развертки, то при отсутствии сигнала в левой части экрана ЭЛТ (в начале развертки) наблю­ дается яркая точка.

Для исключения прожигания экрана ЭЛТ необходимо яркость луча уменьшить или погасить ручкой регулировки яркости. При наблюдении пе­ риодических процессов целесообразно применять внутреннюю синхрониза­ цию, то есть синхронизацию исследуемым сигналом. Устойчивая работа ге­ нератора развертки при запуске от внешнего источника достигается только при подаче импульсов синхронизации вполне определенной амплитуды, зна­ чение которой устанавливают ручкой УРОВЕНЬ (СИНХРОНИЗАЦИИ, начи­ ная с минимальных значений.

6. В зависимости от амплитуды исследуемого сигнала выбирают осиилло)раф с чувствительностью, обеспечивающей размер изображения в пределах рабочей части экрана, удобной для наблюдения. При большой амплитуде исследуемого сигнала необходимо использовать выносной делитель, однако при этом нужно учитывать, что погрешность измерения напряжения сигнала в этом случае увеличивается.

Осцшлографические методы измерения напряжения ]\1стод непосредственного отсчета по калиброванной шкале. Наи­ большее распространение получил метод непосредственного отсчета, при ко­ тором предварительно калибруют шкалу экрана ЭЛТ осциллофафа по чувст­ вительности (коэффициенту отклонения) с помощью сигнала встроенного ка­ либратора чувствительности (амплитуды). Для этого переключатель усили­ теля вертикального отклонения осциллографа устанавливают в заданное положение, ручку ПЛАВНО усилителя канала У устанавливают в положе­ ние КАЛИБР и регулировкой усиления канала У (обычно выведенной под шлиц) добиваются необходимого размера изображения осциллограммы.

Следует помнить, что погрешность калибровки является определяющей в суммарной пофсшности измерения и от точности калибровки в значительной мере зависит качество измерений.

Измерение напряжений по осциллограмме (рис. 4) заключается в измерении линейного размера h осциллограммы по вертикали с после­ дующим умножением этого значения на значение коэффициента отклоне­ ния /С, капала вертикального отклонения.

При измерении амплитуды синусоидального сигнала ручками сме­ щения изображения по вертикали добиваются, чтобы нижний уровень исследуемого сигнала совпал с одной из нижних линий сетки-шкалы, а верхний уровень находился и пределах рабочей части экрана (рис. 5). За­ тем ручкой смещения изображения по горизонтали смещают исследуемый сигнал по горизонтали таким образом, чтобы верхний его уровень нахо­ дился на центральной вертикальной линии сетки-шкалы, после чего изме­ ряют расстояние в делениях между крайними точками размаха изображе­ ния h. Амплитуду сигнала определяют по формуле где h линейный размер изображения а единицах длины или н делениях;

К - коэффициент отклонения, выраженный в единицах напряжения, отне­ в сенных к единице длины (например, в милливольтах на деление).

При изменении амплитуды импульсного сигнала сначала совмещают основание импульса с одной из горизонтальных линий сетки-шкалы, затем по вертикальной линии сетки-шкалы измеряют высоту изображения им­ пульса h.

Рассмотренный метод является основным методом измерения напряжения для большинства осциллографов ввиду его удобства и простоты. Именно для гзтого метода и нормированы погрешности осцилло графичееких измерений. Однако данный метод не позволяет получить достаточно высокую точность измерений. Погрешность измерений при этом методе достигает 1.,.10%.

Метод сравнения. При методе сравнения на вход усилителя У по­ очередно подают исследуемый сигнал и образцовый сигнал, значение ко­ торого известно и может быть плавно изменено. 11утем регулировки этого напряжения добиваются равенства линейных размеров изображений ис­ следуемого и образцового сигналов на экране ЭЛТ. О значении измеряемо­ го напряжения судят по значению образцового напряжения. Образцовый сигнал обычно на экране ЭЛТ наблюдают в виде двух калибровочных ли­ ний, между которыми размещают измеряемый сигнал Компенсационный метод. При наличии в осциллографе дифференци­ альных входов исследуемый и образцовый (калибровочный) сигналы пода­ ются одновременно на два входа дифференциального канала, а измерения осуществляют компенсационным методом. При этом напряжение катибро войной) сигнала постоянного тока может плавно регулироваться. Значение регулируемого напряжения измеряют, например, цифровым вольтметром.

Изменяя это напряжение, совмещают основание измеряемого сигнала с од­ ной из горизонтальных линий шкалы экрана ЭЛТ и замечают значение ка­ либровочного напряжения U\. Затем, изменяя значение катибровочного на­ пряжения, добиваются совмещения вершины (максимального уровня) изме­ ряемого сигнала с той же горизонтальной линией шкаты экрана ЭЛТ и изме­ ряют ноиое значение калибровочного напряжения сА.

Разность показаний вольтметра Uj ~ U\ представляет собой ампли­ туду измеряемого сигнала. Таким же способом можно измерить значение напряжения между двумя любыми уровнями сигнала.

Точность измерения таким методом зависит от точности установки значений калибровочного напряжения и точности совмещения изображе­ ния с горизонтальной линией шкаты и составляет 1,5...2 %.

Осциялографические.методы измерения временных интервалов Метод непосредственною arc чета, или метод калиброванного коэффициента развертки. Перед измерением калибруется длительность прямого хода развертки, то есть устанавливается необходимое значение коэффициента развертки А' с помощью встроенного в осциллограф калиб­ р ратора длительности. Измерение интервала времени заключается в изме­ рении линейного размера L осциллограммы по горизонтали с последую­ щим его умножением на значение коэффициента развертки К (см. рис. 4), р Под коэффициентом развертки К понимают характеристику канала X.

р показывающую отношение времени к длине перемещения луча на экране ЭЛТ по горизонтали в течение этого времени:

где -линейный размер изображения сигнала по горизонтали в единицах длины или делениях;

К коэффициент развертки, выраженный в единицах времени, приходя­ р щихся на единицу длины (например, в микросекундах на деление).

Измерение параметров импульса сводится к измерению его длитель­ ности т, а также длительностей переднего фронта т и среза (спада) т и ф с (рис. 6, 7).

1« Длительность импульса измеряют на уровне 0,5 его амплитуды. В этом слу­ чае изображение импульса перемещают таким образом, чтобы уровень 0,5 его ам­ J плитуды находился на центральной гори­ зонтальной линии сетки-шкалы.

Длительности фронта импульса и !

его среза определяются измерением вре­ J менного интервала, заключенного между точками, расположенными на экране ЭЛТ на уровне 0,1 и 0,9 амплитуды измеряемо­ Рис.6, Измерение длительности го импульса. У большинства современных импульса по осциллограмме осциллографов для облегчения измерений длительностей переднего фронта и среза (спада) импульсов на сстке-шкате обозначены (пунктирными линиями) уровни 0,1 и 0,9.

Для достижения минимальных погрешностей измерения амплитуд­ ных и временных характеристик сигналов необходимо устанавливать зна­ чения коэффициентов отклонения или развертки такими, чтобы измеряе­ мый интервал (напряжение или время) находился в центральной части шкалы, в которой обычно обеспечивается более высокая точность калиб­ ровки. Целесообразно, чтобы измеряемая часть сигнала занимала 80...90 % рабочей площади экрана ЭЛТ. В этом случае погрешность измерения мож­ но уменьшить в 1,5-2 раза по сравнению с приведенной в технической до­ кументации на осциллограф.

Недостатком метода калиброванной шкалы, как и при измерении на­ пряжений, является недостаточно высокая точность.

Метол калиброванной по времени задержки развертки. Более высокая точность измерений временных интервалов может быть получена при использовании метода измерений калиброванной по времени задержки развертки (метод задержанной развертки). Этот метод основан на изме­ рении смещения изображения вдоль линии развертки относительно выбранной вертикальной линии шкалы ЭЛТ. Для этого используется устройство калиброванной временной задержки, осуществляющее задержку запуска развертки. Регулируя момент запуска развертки, осуще­ ствляют перемещение изображения исследуемого сигнала и совмещение границы этого изображения с выбранной вертикальной линией шкалы.

Затем, изменяя задержку, добиваются совмещения с этой же вертикальной линией шкаты другой границы изображения исследуемого сигнала. По разности вводимых задержек судят о значении измеряемого интервала.

Погрешность измерений при использовании данного метода составляет' 1,5...2%.

11офешности измерений амплитуды и временных интервалов оценива­ ются по техническим данным осциллофафа. В технической документации на осциллограф приводятся значения относительной основной погрешности измерения (в процентах) амплитуды 6 „ и временных интервалов 6Т №с К (то есть погрешностей измерений в нормальных условиях) и относительной пофептпости измерения (в процентах) амплитуды и временных интервалов в рабочих условиях эксплуатации 8Т.

ру ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Осциллофафы С1-65 и С1-74 предназначены для исследования фор­ мы электрических сигналов путем визуального наблюдения и измерения их амплитудных и временных параметров в цеховых, лабораторных и по­ левых условиях эксплуатации.

Основными метрологическими характеристиками универсальных осциллофафов, подлежащими нормированию и определяющими качество осциллографических измерений, являются:

ширина линии луча;

погрешность коэффициента отклонения;

погрешность измерения напряжения;

погрешность коэффициента развертки;

погрешность измерения временных интервалов;

параметры переходной характеристики осциллофафа;

параметры амплитудно-частотной характеристики;

входное активное сопротивление и входная емкость;

коэффициент отражения и др.

Для нормальной работы осциллографов С1-65 и С1-74 необходимо строго соблюдать все рекомендации и правила, изложенные в технических описаниях на эти приборы.

Проведение измерений при помощи осциллографа С1- Правила эксплуатации После включения в сеть дать прогреться осциллографу 2-3 мин. В соответствии с правилами эксплуатации, указанными в техническом опи­ сании на осциллограф, произвести регулировку яркости, астигматизма;

ба­ лансировку усилителя.

Произвести калибровку вертикального усиления следующим образом:

- установить переключатели ВОЛЬТ/ДЕЛ в положение 0,05, а КА­ ЛИБРАТОР в положение 200 raV;

- ручку ПЛАВНО поставить в положение КАЛИБР;

- соединить кабелем гнездо выхода сигнала калибратора амплитуды с входным гнездом для подачи исследуемого сигнала усилителя У;

- установить ручкой и изображение по центру экрана. Изображе­ ние представляет собой прямоугольные импульсы. Вертика1ьное отклоне­ ние должно составлять около четырех делений;

- регулировкой Т установить точно четыре деления.

Для проведения более точных измерений калибровать вертикальное усиление в каждом положении переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛ. Калиброван­ ные коэффициенты отклонения устанавливаются переключателем ВОЛЬТ/ДЕЛ только в том случае, когда ручка ПЛАВНО установлена в положение Ручкой ПЛАВНО можно изменять коэффициент отклонения в каждом положении переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛ не менее чем в 2,5 раза.

Произвести калибровку длительности развертки следующим об­ разом:

- установить переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ в положение 0,5ms, ручку ПЛАВНО в положение - откапибровать развертку регулировкой • так, чтобы на 10 делениях шкалы экрана укладывалось 5 периодов калибровочных импульсов.

Отключить сигнал калибратора с входа У.

Проведение измерений Перед подачей исследуемого сигнала и проведением измерений выбрать:

а) источник запуска, используя один из режимов синхронизации.

Источник синхронизирующего сигнала выбирается переключателем:

ВПУТР;

СЕТЬ;

1:1;

1:10;

ВНЕШ. Поставить переключатель в положение ВНУТР;

б) режим запуска схемы синхронизации установкой тумблера (=, ~) в положение ~;

в) полярность запускающего сигнала, синхронизирующего разверт­ ку, установкой тумблера (+, -) в положение + ;

г) режим запуска развертки установкой переключателя АВТ;

ЖДУ.Щ;

ОДПОКР в положение АВТ.

Измерение неременного напряжении методом непосредственно­ го отсчета по калиброванной шкале. Для проведения измерения пере­ менного напряжения выполнить следующие операции:

а) соединительным кабелем с выхода генератора 13-120 через нагрузку 600 Ом подать сигнал частотой 1 кГц на вход У осциллографа С1-65;

б) установить переключатель ВОЛЬТ/ДЕЛ так, чтобы сигнал на экране ЭЛТ занимал пять делений;

в) ручкой УРОВЕНЬ установить устойчивое изображение. Устано­ вить переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ в положение, при котором на экране наблюдается несколько периодов исследуемого сигнала;

г) установить ручку так, чтобы нижний уровень сигнала совпа дат с одной из нижних линий сетки, а верхний уровень находился в преде­ лах рабочей части экрана. Ручкой «- сместить изображение таким образом, чтобы верхний уровень сигната находился на центральной вертикальной линии (см. рис. 5).

Определить значение напряжения удвоенной амплитуды сигната.

Для этого измерить расстояние п, в делениях, между крайними точками размаха сигната и умножить его на показания переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛ.

Определить значение выходного напряжения генератора ГЗ-120 по формуле = Ц/2,82, где t/p - значение напряжения удвоенной амплитуды сигнала.

Измерение напряжения путем сравнения. В ряде случаев требует­ ся определить значения коэффициентов отклонения, отличающихся от ус­ танавливаемых переключателем ВОЛЬТ/ДЕЛ. Этот метод используется при сравнении амплитуды исследуемого сигнала с амплитудой контроль­ ного напряжения.

Для определения нового коэффициента отклонения:

а) подать контрольный сигнал известной амплитуды на гнездо входа усилителя У. Установить переключателем ВОЛЬТ/ДЕЛ и ручкой ПЛАВНО изображение на точное число делений (И). Не изменять установку ручки ПЛАВНО после получения желаемого изображения;

б) разделить амплитуду контрольного сигнала 11, в вольтах, на про­ к изведение величины отклонения /?, в делениях, и показания переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛ К. Результат представляет собой сравнительный коэффици­ ок ент отклонения К, в делениях, определяемый по формуле сг в) для определения нового коэффициента отклонения К' в любом дру­ а гом положении переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛ умножьте показание положения переключателя ВОЛЬ Т/ДЕЛ - К„п на сравнительный коэффициент откло­ нения, полученный в п. «б». Этот коэффициент действителен только при вы­ полнении п. «а»:

г) для определения полного размаха амплитуды исследуемого сигнала по сравнению с контрольным сигналом прекратить подачу контрольного сигнала и подать на гнездо входа усилителя У исследуемый сигнал;

д) установить переключатель ВОЛЪТ/ДЕЛ в положение, обеспечи­ вающее наиболее удобное для измерений отклонение. Не трогать ручку ПЛАВНО;

е) измерить вертикальное отклонение k, в делениях;

ж) определить амплитуду как произведение нового коэффициента отклонения, определенного в п. «в», на величину отклонения по формуле U »- Kh.

m u(J Пример. Допустим, амплитуда контрольного сигнала составляет 30 В, показание переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛ равно 5, а вертикальное отклонение 4 де­ лениям. Сравнительный коэффициент отклонения(п. «б») равен ЗОВ Iх В 4дел- дел Затем при установке переключателя BOJJbT/ДЕЛ в положение 10 опре­ делить новый коэффициент отклонения по п. «в»:

,0-5-1,5 = 1 5 ^ -.

дел дел Полный размах амплитуды подаваемого сигнала при вертикальном откло­ нении в 5 делений:

15—-5дс.т = 75 В.

дел С выхода установки И1-9 подать на гнездо входа усилителя У осцил­ лографа С1-65 контрольный сигнал(наиример, 30- В).

Подать исследуемый сигнал с выхода генератора ]'3-56/1 на вход усилителя У осциллографа С1-65 и определить полный размах амплитуды этого сигнала (UJ.

Необходимые расчеты и результаты измерений: К, K, K', K, h, аУ oV D cv h', U, U записать в отчет (прил. I).

K KiK Измерение временных интервалов методом калиброванного коэф­ фициента развертки. Для измерения длительности сигнала между двумя точками произвести следующие операции:

а) подать исследуемый сигнал с генератора ГЗ-120 частотой 1 кГц через нагрузку 600 Ом на гнездо входа усилителя У осциллофафа С1-65;

б) установить переключатель ВОЛЬТ/ДЕЛ в такое положение, чтобы изображение на экране составляло около 5 делений;

в) ручкой УРОВЕНЬ установить устойчивое изображение;

г) установить переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ на наибольшую скорость развертки, при которой расстояние между двумя измеряемыми точками будет меньше 8 делений, так как возможна нелинейность изображения при первом и последнем делениях шкалы;

д) ручкой t ! переместить изображение, чтобы точки, между кото­ рыми измеряется время, находились на горизонтальной центральной линии;

е) ручкой - установить изображение так, чтобы точки, между кото­ рыми измеряется время, находились в пределах восьми центральных деле­ ний сетки;

ж) измерить горизонтальное расстояние между измеряемыми точка­ ми. Ручка ПЛАВНО переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ должна быть установ­ лена в положение • ;

з) умножить расстояние, измеренное в п. «ж», на показание пере­ ключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ. Если используется умножение развертки, резуль­ тат умножить на 0,1.

Пример. Допустим, что расстояние между измеряемыми точками со­ ставляет 5 делений, а переключатель ВРЕМЯ/ДО установлен в положение 0,1 мс.

растяжка х0,1 не применяется.

Длительность времени Г = 5 дел - 0,1 мс/дел = 0,5 мс.

• Измерение частоты. Для определения частоты синусоидального сигнала необходимо произвести следующие операции:

а) измерить длительность времени одного периода сигнала;

б) определить частоту сигнала, как обратную величину длительности времени одного периода (7 с), по формуле Измерение времени нарастания. Измерение времени нарастания ос­ новано на том же методе, что и измерение длительности импульса (рис. 6).

Основное отличие заключается в расположении точек, между которыми производится измерение. Измерение времени нарастания импульса (время спада может быть измерено аналогичным образом на заднем фронте им­ пульса) осуществляется в следующем порядке:

а) подать прямоугольный сигнат через нагрузку 600 Ом генератора ГЗ-120 на гнездо входа усилителя У осциллофафа С1-65;

б) установить переключателем ВОЛЬТ/ДЕЛ и ручкой ПЛАВНО мак­ симальную амплитуду изображения;

в) расположить изображение симметрично центральной горизон­ тальной линии (рис, 6, 7).

,1 j. \ i;

1 / г 1' — Рис.7. Осцил,)01рамма измерения времени нарастания г) установить переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ на наибольшую скорость развертки, при которой изображение занимает менее 8 делений по гори­ зонтали между уровнем 0,1 и уровнем 0,9 амплитуды импульса;

л) определить уровни 0,1 и 0,9 амплитуды на нарастающей части им­ пульса;

с) ручкой - совместить уровень 0,1 амплитуды импульса с первой линией сетки;

ж) измерить горизонтальное расстояние в делениях между уровнями 0,1 и 0,9. Убедиться, что ручка ПЛАВНО переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ установлена в положение Т;

з) умножить расстояние, полученное в п. «ж», на показания пере­ ключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ. Если используется умножение развертки, полу­ ченный результат умножить на 0,1, Результаты измерений записать в отчет (прил. I).

Проведение измерений при помощи осциллографа С1- Осциллограф С1-74 эксплуатируется совместно со сменными блоками серии блок Я4-1100 (1У11);

блок Я40-2100 (1Р11) - вариант 1.

Так как одновременная подача высокого напряжения и напряжения накала на ЭЛТ до разогрева ее катода разрешается только при запертых лучах, включение осциллографа разрешается проводить только в крайних против часовой стрелки положениях ручек регулировки яркости обоих лучей. Через 15 мин после включения прибор готов к работе.

Все операции по исследованию параметров электрических сигналов производятся по изображению формы исследуемых сигналов на экране ЭЛТ.

Рабочей частью экрана каждого луча является участок экрана разме­ ром 60x100 мм. Рабочие части экрана обоих лучей совмещены. К экрану прикреплена шкала размером 60x100 мм, которая разделена на 6 верти­ кальных и 10 горизонтальных делений, каждое деление - 10 мм. Большие деления на шкале экрана нанесены с двух сторон, благодаря чему умень­ шается ошибка за счет параллакса при совмещении изображения иссле­ дуемого сигнала с линиями шкалы. На центральных (горизонтальной и вертикальной) линиях шкалы каждое деление разбито на 5 малых делений, расположенных относительно друг друга на расстоянии, равном 2 мм.

На уровнях 0,1 и 0,9 размера шкапы по вертикали нанесены точки.

Эти точки расположены относительно друг друга на расстоянии, равном одному малому делению шкаты (2 мм), и предусмотрены для облегчения измерения времени нарастания при исследовании импульсных сигналов.

Для подготовки осциллографа к измерениям амплитудных и времен­ ных параметров исследуемых сигналов необходимо произвести калибров­ ку коэффициентов отклонения и развертки каналов вертикального и гори­ зонтального отклонения в соответствии с указаниями технического описа­ ния и инструкции по эксплуатации ГВ.044.077 ТО.

Измерение амплитуды сигналов методом калиброванной шкалы Этот метод измерения амплитуд основан на измерении линейных размеров изображения непосредственно по шкале экрана ЭЛТ. Метод измерения по калиброванной шкале является основным методом измере­ ния данного осциллографа, для которого приведены нормы погрешностей.

Погрешность зоны для наихудшего случая - минимальный размер изобра­ жения (2,4 деления по вертикали и 4 деления по горизонтали). Па практике следует стремиться к тому, чтобы измеряемая часть сигната занимала 80...90 % рабочей части шкалы экрана ЭЛТ. В этом случае:

а) погрешность измерения амплитуд Л„ =1,7+--;

б) погрешность измерения временных интервалов Н Л,-..2 + Я где В - размах напряжения в делениях.

Измерение амплитуды синусоидального сигнала (см. рис. 5);

а) исследуемый с и т а л с выхода генератора ГЗ-120 частотой I кГц подать на вход канала вертикального отклонения У осциллографа С]-74 (входной разъем сменного блока 1У11 с сопротивлением 1 МОм ВХОД IMQ30pF);

б) установить переключатель коэффициента отклонения в такое положение, чтобы размах напряжения исследуемого сигнала занимал около 90 % рабочей части экрана осциллографа;

в) установить длительность развертки такой, чтобы на экране было видно несколько периодов сигнала;

г) определить расстояние h, в делениях, Между крайними точками размаха сигнала;

д) определить значение выходного напряжения генератора ГЗ-120 по формуле t/„ - АС/2,82, JB где С показания переключателя ВОЛЬТ/ДЕЛ Результаты наблюдений записать в отчет, Измерение постоянного напряжения.:

а) установить переключатель коэффициента отклонения в такое положение, чтобы смещение луча от подачи на вход блока постоянного напряжения происходило примерно на 5 делений;

б) если подается положительное постоянное напряжение, то перед подачей необходимо сместить луч к нижней границе рабочей части шкалы ЭЛТ;

а) установить переключатель входа в положение =;

г) после того как луч будет установлен в верхней или нижней рабо­ чей части экрана ЭЛТ, не вращать ручку Т4 для предотвращения имитации ложного сигнала;

д) подать постоянное напряжение с установки В1-8 и отсчитать, на сколько делений отклонился луч вверх или вниз от начального положе­ ния;

е) рассчитать постоянное напряжение по формуле Л - АС, где А - искомая величина;

h - число делении.

Данные записать в отчет.

Измерение временных интервалов методом калиброванной шкалы Этот метод основан на измерении линейных размеров изображения непосредственно по шкале ЭЛТ (см. рис 6, 7). Перед измерениями обяза­ тельно произвести калибровку каната горизонтального отклонения.

Измерения произвести в следующей последовательности:


а) исследуемый сигнал с выхода генератора ГЗ-120 подать на вход осциллографа СГ74 (один из каналов блока 1У11);

б) установить переключатель ВОЛЬТ/ДЕЛ в такое положение, чтобы изображение на экране составляло около 5 делений по вертикали;

в) установить переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ блока 1Р11 осциллографа на наибольшую скорость ра!вертки, при которой расстояние между двумя измеряемыми точками будет меньше 8 делений, так как возможна нели­ нейность изображения в первом и последнем делениях шкалы;

г) ручкой Т4 переместить изображение, чтобы точки, между которыми измеряется время, находились на горизонтальной центральной линии;

д) совместить ручкой ПЛАВНО горизонтального перемещения точку начата измерения с первой линией сетки;

е) измерить горизонтальное расстояние между измеряемыми точка­ ми. Ручка УСИЛЕНИЕ должна быть установлена в крайнем правом поло­ жении КАЛИБР.

Измеряемую величину временного интервала сигнала подсчитать по формуле A = h С.

Измерение длительности фронта импульса Измерение основано на том же методе, что и измерение длительно­ сти времени импульса. Измерение фронта импульса (рис. 6, 7) производить путем измерения временного интервала между точками, расположенными на изображении сигнала на уровнях 0,1 и 0,9 от амплитуды измеряемого импульса. Длительность спада импульса измеряется аналогично. Наблю­ даемая на экране осциллографа длительность фронта импульсного сигнала т„„б определяется фронтом исследуемого импульса Тф, действующего на входе канала нертикалыюго отклонения, и временем нарастания т„ пере­ ходной характеристики осциллографа. Между этими величинами имеет место следующее соотношение:

I 2, Бремя нарастания переходной характеристики осциллографа С1- не более 10 не Чтобы иметь возможность наблюдать фронт исследуемого импульса, необходимо, по крайней мере, выполнить условие т 0,3тф.

н Последовательность операций измерения:

а) подать исследуемый сигнал с выхода генератора испытательных импульсов И1-14 на гнездо ВХОД 1МП 30 pF одного из канатов блока 1У11 осциллографа С1 -74;

б) установить переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ С1-74 на требуемый канал блока 1Р11;

в) установить размер изображения исследуемого импульса по верти­ кали на всю рабочую часть экрана;

г) установить такую длительность развертки, чтобы измеряемый участок занимал по горизонтали наибольший размер, и расположить его по возможности симметрично относительно вертикальной оси шкалы;

д) установить ручкой - изображение переднего фронта сигнала на одну из нижних точек шкалы, нанесенных на уровне 0,1 рабочей части шкалы;

е) измерить расстояние по горизонтали между точками на изображении сигнала на уровнях 0,1 и 0,9 рабочей части шкалы в делениях шкалы;

ж) умножить это расстояние на показания переключателей ВРЕМЯ/ДЕЛ и РАСТЯЖКА;

з) аналогично измерить длительность заднего фронта импульса;

и) измерить длительность импульса па уровне 0,5 от размаха напря­ жения;

к) определить амплитуду импульса, период следования импульса.

Данные записать в отчет.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА Отчет по лабораторной работе (прил.1) должен содержать:

- результаты измерений исследуемых сигналов и осциллограммы, полученные при измерениях;

- заключение и выводы по проделанной лабораторной работе, отра­ жающие специфические методы и приемы выполнения операций по иссле­ дованию параметров сигнала электронным осциллографом.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Пояснить назначение и область применения универсальных осциллографов С1-65 и С1-74.

2. Пояснить принцип действия ЭЛТ.

3. Пояснить устройство измерительной сетки-шкаты.

4. Что называется коэффициентом отклонения?

5. Что называется коэффициентом развертки?

6. Пояснить принцип измерения напряжения при помощи осцилло­ графа.

7. Пояснить принцип измерения временных интервалов при помощи осциллофафа.

8. Какие режимы синхронизации используются в осциллографах?

9. Чему соответствует длительность фронта импульса, длительность среза импульса?

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Осциллограф двухлучевой универсальный С1-74;

техническое опи­ сание и инструкция по эксплуатации.

Осциллограф универсальный С1-65: техническое описание и инст­ рукция по эксплуатации.

Калибратор осциллографов Ш-9: техническое описание и инструк­ ция по эксплуатации.

Генератор сигналов низкочастотный: техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Установка для поверки вольтметров В1-8: техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Генератор импульсов Г5-65: техническое описание и инструкция по эксплуатации.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА М ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕРШЯ ЧАСТОТЫ ЦЕЛИ РАБОТЫ 1. Изучить осдиллографические методы измерения частота, 2. Приобрести практические навыки измерения частоты.

ЗАДАНИЕ 1. Изучить назначение и принцип действия универсального осцилло­ графа С1-65 (С 1-74), низкочастотных генераторов О - 1 2 0, ГЗ-112/1.

2. Изучить технические и метрологические характеристики универ­ сальных осциллографов С1-65 (С 1-74), низкочастотных генераторов ГЗ-120, ГЗ-112/1, электронно-счетного частотомера 43-54 (43-57). Изучить особенности работы указанных приборов.

3. Произвести измерения частоты синусоидальных сигналов методом линейной развертки.

4. Произвести измерения частоты синусоидальных сигналов методом интерференционных фигур (фигур Лиссажу).

5. Произвести измерения частоты методом круговой развертки с модуляцией яркости луча.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ Осциллофафические методы измерения получили широкое распро­ странение при измерении частоты синусоидальных и импульсных перио­ дических сигналов. Это объясняется возможностью использования осцил­ лографов в широком диапазоне частот с достаточной точностью результа­ тов измерений. Эти методы относятся к методам сравнения, когда частота исследуемого сигнала определяется путем сравнения с частотой образцо­ вого генератора. При этом в качестве индикаторного устройства использу­ ется осцил.Юфаф. В зависимости от вида осциллограмм и способа отсчета результата измерения частоты исследуемого сигнала различают три мето­ да: метод линейной развертки;

метод интерференционных фшур (фшур Лиссажу);

метод круговой развертки с модуляцией яркости луча.

Метод линейной развертки Измерение частоты исследуемого сигнала сводится к измерению временного интервала - периода. Подобное измерение возможно при произвольной форме периодических сигналов.

Временные интервалы измеряются методом сравнения или методом непосредственного отсчета. При методе непосредственного отсчета перед измерением калибруется длительность прямого хода развертки, то есть устанавливается необходимое значение коэффициента развертки Л* с р помощью встроенного в осциллограф катибратора длительности.

Измерение интервала времени с помощью осциллографа заключает­ ся в измерении линейного размера L осциллограммы (рис. 1) по горизон­ тали с последующим умножением на коэффициент развертки К : у 7 иш ~ ^ Ар.

~.

Главными источниками пофешности измерения временного интервала Т, яв­ и м ляются:

- пофешность коэффициента раз­ вертки, зависящая от точности калибратора длительности;

- визуальная погрешность, связанная с неточностью измерения линейных разме­ ров на экране электронно-лучевой трубки.

Рис. 1. Измерение временного Дл уменьшения визуатьной погреш Я интервата ности целесообразно измерять отрезок L в максимальных пределах рабочего участка развертки осциллофафа. Рабочим участком развертки осциллографа С1-65 является участок длиной 80 мм. В рабочую часть растянутой развертки включаются начальный и конечный участки развертки, составляющие по 10 % от ее длительности. Предел до­ пускаемой относительной визуальной пофешности измерения определяет­ ся по формуле 5^ = 100-0,4W, где Ь - ширина линии луча, мм (осциллограф С1-65 имеет ширину линии луча, равную 0,8 мм);

L - длина отрезка, соответствующая временному интервалу.

Основная погрешность измерения временных интервалов определя­ ется по формуле Vг где 5^ - погрешность коэффициента развертки, р Предел допускаемой основной погрешности измерения временных интервалов состаатяет ± 5 %. Эта погрешность принята для наихудшего случая, минимального размера изображения, - 4 деления по горизонтали.

Если измеряемая часть сигната занимает 80...90 % рабочей части шкаты экрана, то в этом случае предел допускаемой основной погрешности изме­ рения временных игттерватов определяется по формуле 6т =- 1,2 + 15/Z,, где L -размах временною интервага в делениях.

Для измерения частоты следования исследуемого сигната необходи­ мо определить длительность одного периода сигнала.

Частота повторения сигнала ( f ) является величиной, обратной K длительности времени одного периода повторения, и определяется по формуле /, = УТ, где Т- длительность времени одного периода повторения сигнала, с.

Метод интерференционных фигур (фшлр Лиссажу) Синусоидальная развертка На пластины осциллографа горизонтального отклонения подается развертывающее напряжение м, = U sin о /, которое (при и = 0) на экране m у трубки неравномерным перемещением луча вычерчивает горизонтальную (развертывающую) линию. Мгновенное значение отклонения пятна во го­ ризонтали х --• S U„ sin со t - A sin й /.

VJ LK Если на канал У подать исследуемое напряжени и - U sin (и t + у my то мгновенное значение отклонения пятна по вертикати у = 5, U sin (со I + v|/) = В sin (со t - ц).

у my В этих выражениях S и S - чувствительность трубки, а А = St., U„,.„ v:l vy В - Svy U„ — амплитудные значения отклонения пятна соответственно в n горизонтальном и вертикальном направлениях.

Фигуру Лиссажу на экране трубки можно получить аналитическим и графическим способами, исключив время / при совместном решении урав­ нений х - /|(/) и у •- /г(0 В результате аналитического решения получаем в общем случае уравнение эллипса j / = --(jfcosi|f + smv|y-\M -х ). (П При различных углах \\i и соотношениях между А и В можно полу­ чить частные случаи (рис. 2). При \\i = 0 или \\1 — 180° и А ^В уравнение (I) вырождается в уравнение прямой у = + Вх/А. Если амплитуды А к В равны, то наклон прямой 45°или 135° к оси Ох (крайние прямые на рис. 2, а ). При :


vr = 90° или V|/ = 270° и А^В имеем уравнение эллипса —г + -~-\ = с полу е осями А и В;

когда Л=В и i|;

- 90 - на экране электронный луч описывает окружность.

о у 45° 90° V 180" V у=275° у-270' С (Г /..Л 5 : 2 4 : 3=^.:.А /,.Л' =3 : Рис. 2. Фигуры Лиссажу: а - при равенстве частот и разных сдвигах фаз;

б - при различных отношениях частот При неравных частотах, напряжений и и и фигуры Лиссажу имеют х у более сложные аналитические уравнения. В качестве примера рассмотрим графический способ получения фигур Лиссажу для случая, когда и, - 11 sin ш и и ~ U„. sin 2tat, т. е. / - 2f. Для этого период щ и два пе­ ш у y у x риода и разобьем на несколько равных частей, а затем ординаты для оди­ у накового времени t спроецируем на изображение экрана трубки так, как это показано на рис. 3. Точки пересечения линий обозначим теми же циф­ рами, что и периоды, и соединим между собой плавной кривой. После мо­ мента 8 след, вычерчиваемый электронным лучом, опять будет проходить по тем же точкам, и на экране трубки будет видна «восьмерка».

Рис. 3. Фшуры Лиссажу при отношении частот 2: Измерение частоты.методом фигур Лиссажу Для сравнения измеряемой частоты с частотой образцового источ­ ника с помощью осциллографа напряжение известной частоты образцового источи и ка/ 1р полается на один вход осциллографа (например, вход X), а на­ |Ч пряжение измеряемой частоты f — на второй вход (например, вход У). Час­ Km тоту образцового генератора перестраивают до получения на экране ос­ циллографа устойчивого изображения простейшей интерференционной фигуры: прямой, окружности или эллипса (рис. 2, а). Появление одной из этих фигур свидетельствует о равенстве частот напряжений, поданных на оба входа осциллофафа (отношение f lf & ~- М\).

mK a P Если равенство частот не достигнуто, то есть / f + F;

ИЮ1 aBp p (F - разностная частота), то фигура непрерывно изменяется, принимая p форму эллипсов с переменной длиной осей.

При подобных измерениях частоты отчетливо проявляются погреш­ ности меры - нестабильность образцовой частоты и погрешность сравне­ ния F. На низких частотах можно определить пофешность сравнения, со­ p считав число периодов Р изменения фигуры за определенный интервал времени г. Тогда F - PAt.

p В случае, когда частоты не равны друг другу, но кратны, на экране осциллофафа наблюдаются более сложные фигуры. При строгой кратно­ сти эти фигуры неподвижны. Еще сложнее фигуры получаются для дроб­ ного отношения частот (рис. 2, б).

Соотношение частот определяется следующим образом. Через изображение фигуры мысленно проводят две прямые линии: горизонталь­ ную и вертикальную (рис. 2, б). Отношение числа т пересечений горизон­ тальной прямой с фигурой 1 числу п пересечений вертикальной прямой с фи­ С гурой равно отношению частоты напряжения, поданного на вход канала У, к частоте напряжения, поданного на вход канала X осциллофафа. При больших значениях т или. п пользование методом интерференционных фи­ гур.затруднительно.

Подобным способом измеряют также частоту следования импульсов.

В этом случае импульсное напряжение подают на вход У осциллофафа, а на вход X - синусоидальное напряжение от источника известной частоты.

Плавно изменяя частоту сипусоидатыюго напряжения, добиваются устой­ чивого или очень медленно перемещающегося изображения одиночного импульса на экране осциллографа. Это свидетельствует о том, что частота следования импульсов 1-\ равна частоте синусоидального напряжения. F sm или в целое число раз меньше ее. Описанный метод рационален при изме рении частоты следования импульсов периодической последовательности, характеризующейся большой скважностью.

Метод круговой развертки с модуляцией яркости Этот метод применяют в случаях, когда сравниваемые частоты крат­ ны, но отношение их велико. Если измеряемая частота f выше частоты aM образцового генератора /,, то напряжение частоты f^ подают одновре­ йр p менно на оба входа осциллографа со сдвигом по фазе на 90°. Усиление обо­ их канатов регулируют так, чтобы луч вычерчивал на экране окружность.

Напряжение измеряемой частоты подают в канал управления яркостью.

Частоту образцового источника перестраивают до получения на экране неподвижного изображения, состоящего из ярких отрезков окруж­ ности с одинаковыми темными промежутками между ними (рис. 4, а).

Число ярких дуг или темных промежутков между дугами однозначно определяет отношение =/квм / / о б р (на рис. 4, а- 8:1).

V При дробно-рациоЕгальных отношениях частот вращающийся луч вычерчивает либо полностью засвеченную окружность, либо пунктирную, для которой характерны меньшая яркость дуг и меньшие промежутки ме­ жду ними, чем при кратных частотах. Количество светящихся отрезков равно большему из чисел дроби. Если частоты / и/ немного отлича­ ты пбр ются от кратного отношения, то есть/™, ^ Nf + F (частота F сравни­ a6p p p тельно мала), то фигура, состоящая из дуг, вращается, причем направление вращения показывает знак расхождения частот. Величину расхождения (и обусловленную им погрешность измерения частоты) можно определить следующим образом: сосчитать с помощью секундомера число дуг d, пробегающих через определенную радиальную линию на экране за фикси­ рованный промежуток времени t. Тогда расхождение F можно найти из v формулы F =d/t.

p Аналогичным способом можно измерить и частоту следования импульсов. В этом случае напряжением генератора известной частоты осуществляется круговая развертка, а импульсное напряжение измеряемой частоты подается в канал управляющего электрода трубки. Получающаяся на экране картина зависит от полярности измеряемых импульсов. Если они положительны, то есть повышают яркость свечения, то с помощью регуля­ тора яркости гасят изображение окружности круговой развертки, и на экране наблюдаются светящиеся точки. Изменением частоты синусои­ дального напряжения добиваются неподвижного положения точек. Тогда число светящихся точек определяет отношение М — F,JF. При отрица­ An тельных импульсах, амплитуда которых достаточна для гашения луча, на круговой развертке появляются разрывы (темные места), если частота следования импульсов в целое число раз выше частоты синусоидального напряжения. Число разрывов М = / F. В первом варианте (подсветке sin луча) возможна многозначность при дробно-рациональном отношении частот (рис. 4, б);

второй вариант (гашение луча импульсами, следующими с измеряемой частотой) позволяет исключить многозначность: при дроб­ ном отношении М разрывы наблюдаться не будут, так как полученные при первом обороте луча разрывы засвечиваются при последующих оборотах.

а) Рис. 4, Измерение частоты гармонического напряжения (а) и частоты следования импульсов (б) методом круговой развертки с модуляцией яркости Методы измерения с помощью электронно-лучевого осциллофафа позволяют сравнивать частоты с точностью до долей герца. Предел точно­ сти отсчета офапичивается только «абсолютной» границей возможности наблюдателя определить изменения изображения на экране. Причем чем выше частота, тем выше точность отсчета.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Подготовка приборов к работе Для нормальной работы осциллофафа С1-65, низкочастотных гене­ раторов ГЗ-120 и ГЗ-110, генератора импульсов Г5-60, электронно счетного частотомера 43-54 необходимо строго соблюдать все рекомен­ дации и правила, изложенные в технических описаниях па эти приборы.

Приборы необходимо заземлить путем соединения клеммы "Земля" с ши­ ной защитного заземления.

Органы управления расположить на передних панелях приборов согласно техническим описаниям этих приборов. Включить приборы в сеть, выдержать время прогрева приборов 15 мин.

Проведение измерений Измерение частоты исследуемого сигнала методом линейной развертки 1. Кабелем с гнезда выхода генератор \j* ГЗ-120 подать иссле­ дуемый сигнал на гнездо усилителя У _ о с ц и л л о ф а ф а С J-65 (рис. 5).

R С1- 600 Ом Рис. 5. Структурная схема соединения приборов для измерения частоты исследуемого сигнала методом линейной развертки 2. Установить переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ в такое положение, чтобы изображение на экране составляло около 5 делений.

3. Ручкой УРОВЕНЬ установить устойчивое изображение.

4. Установить переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ на иаиболыггую скорость развертки, при которой расстояние между двумя измеряемыми точками будет около 8 делений.

5. Ручкой переместить изображение, чтобы точки, между которы­ ми измеряется время, находились на горизонтальной центральной линии.

6. Ручкой установить изображение так, чтобы точки, между ко­ торыми измеряется время, находились в пределах восьми центральных делений сетки.

7. Измерить горизонтальное расстояние между измеряемыми точками. Ручка ПЛАВНО переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ должна быть уста­ новлена в положение •.

8. Умножить измеренное горизонтальное расстояние L (см. рис. 1) на показание переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ. Если используется умножение развертки, результат умножить на 0,1.

9. Определить величину, обратную длительности времени одного периода повторения исследуемого сигнала, по формуле Л " I-'/' Записать результаты измерений в таблицу (прил. II), зарисовать осциллограмму.

Измерение частоты исследуемого сигнала методом интерференционных фигур 1. Собрать схему (рис. 6).

X У 3 43- •О ci-65 G ГЗ-120 ( 'ЭП-112/i Рис.6. Структурная схема соединения приборов для измерения частоты синусоидатьного напряжения исследуемого сигнала методом интерференционных фшур 2. Для создания внешней горизонтальной развертки осциллографа установить переключатель x l ;

х0,1;

— X в положение — X, переклю­ чатель ВНУТР;

СЕТЬ ;

ВНЕШ 1:1;

ВНЕЩ 1:10 в положение ВНЕШ 1:1. По­ дать на гнездо внешнего входа синхронизации напряжение из­ вестной частоты f генератора ГЗ-112/1 (частота генератора контролиру­ aSp ется по частотомеру 43-54). Этот сигнал поступает на горизонтальный усилитель осциллофафа, создавая развертку по горизодгали.

3. Напряжение измеряемой частоты с гнезда t y генератора ГЗ- подать на гнездо —(*^) усилителя У осциллофафа С1-65 и, ре1улируя усиле­ ние в обоих каналах осциллофафа, установить удобные для наблюдения размеры светящегося прямоугольника на экране осциллографа.

4. Пересфоитъ частоту сигнала генератора ГЗ-112/1 до получения на экране осциллографа устойчивого изображения интерференционной фигу­ ры (см. рис. 2). Определить отношение ч а с т о т и / по соотношению м точек пересечения фигуры с вертикальной и горизонтальной осями экрана осциллографа.

5. Записать показания частотомера 43-54 перестроенной частоты сигнала генератора ГЗ-112/1. Зная кратность частот и значение образцовой частоты/, определить значение частоты исследуемого сигната.

0бр Результаты измерений и расчетов, а также вид интерференционных фигур занести в таблицу (прил. 11).

Измерение частоты исследуемого сигнала методом круговой развертки с модулягщей яркости 1. Собрать схему (рис. 7).

Рис.7. Структурная схема соединения приборов для измерения частоты исследуемого сш нала методом круговой развертки 2. С выхода генератора ГЗ-1 J 2/1 одновременно подать напряжение частоты / на оба входа осциллофафа С1-65: на гнездо —(^усилителя У и |Лр на гнездо внешнего входа синхронизации^^) входа X, при этом переклю­ чатель ВНУТ;

СЕТЬ;

ВНЕШ 1:1;

ВНЕШ 1:10 поставить в положение ВНЕШ Ы, а переключатель x l ;

х0Л;

~(^) Хпоставить в положение—^) X, Напряжение, подводимое ко входу У, сдвинуто по фазе на 90° относитель­ но напряжения, подводимого ко входу X.

3. Отрегулировать усиления обоих каналов так, чтобы уравнять раз­ меры изображения по вертикали и горизонтали и получить на экране тра­ екторию движения луча в виде окружности. Время, за которое элекфон ный луч опишет окружность, равно периоду напряжения с частотой /,. Ср 4. Для осуществления яркостной модуляции (получения яркостных меток) подать сигнал измеряемой частоты с выхода генератора ГЗ-120 на гнездо Z, расположенное на задней панели осциллофафа С1-65.

5. Перестроить частоту с выхода 1 "3-112/1 до получения на экране неподвижного изображения, состоящего из ярких дуг и темных промежут­ ков между ними.

6. Установить выходное напряжение генератора ГЗ-120 таким, чтобы получить достаточно большую и удобную для наблюдения кокфастность дуг (при среднем уровне яркости положения ручки ЯРКОСТЬ осциллогра­ фа достаточно устанавливаемого выходного напряжения 1,5 5,ф);

г определить число яркостных дуг А ;

записать значенияf^ по показаниям частотомера;

p произвести расчеты частоты исследуемого сигнала;

результаты измерений, расчетов и вид штриховой окружности зане­ сти в таблицу (прил II).

7. При некратности отношения / и/ сосчитать число дуг d, иш пР[| пробегающих через определенную радиальную линию на экране за фикси­ рованный промежуток времени г;

8. Рассчитать расхождение F и определить знак расхождения p частоты по формуле F =aVt.

p Измерение частоты следования импульсов 1. Собрать схему (рис. 8).

43- Z 65 в - Г5- ГЗ - L.Х.

Рис.8. Структурная схема соединении приборов для определения частоты следования импульсов 2. Осуществить круговую развертку напряжением известной частоты как при определении частоты неизвестного синусоидального сигнала.

3. Подать положительной полярности импульсное напряжение измери­ тельной частоты с генератора Г5-60 на гнездо -4^)Z осциллографа С1 -65.

4. Изменением частоты синусоидального напряжения с выхода гене­ ратора ГЗ-1 12/1 добиться неподвижного положения точек.

Отсчитать число светящихся точек и определить частоту повторе­ ния исследуемого импульсного сигнала по формуле 5. Повторить измерение периода следования импульсов при подаче на вход гнезда — Z осциллофафа напряжения измеряемого импульса отрицательной полярности.

6. Определить число разрывов (темных мест) на круговой развертке и рассчитать частоту следования исследуемого импульсного сигнала.

7. Результаты измерений, расчетов и осциллофаммы исследуемых импульсных сигналов занести в таблицы (прил. II).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Пояснить назначение и область применения осциллографа CI-65.

2. Какими показателями характеризуется канал горизонтального от­ клонения в режиме формирования развертывающего напряжения?

Пояснить принцип измерения временных интервалов при помощи осциллографа.

4. Что ягшяется индикаторным устройством при измерении частоты ис­ следуемого сигнала методом сравнения способом интерференционных фигур?

5. Рассчитать разность частот, если фигура вращается и ее полный оборот составляет 20 с.

6. Каковы особенности способов осциллографического метода срав­ нения частот и их применения?

7. Какие соотношения частот позволяют определять фигуры Лиссажу?

8. Как определяется предел допускаемой относительной визуальной погрешности измерения временного интервала?

9. Пояснить принцип действия электронно-лучевой трубки осцилло I рафа.

10. Пояснить режимы работы канала Xосциллографа С1-65.

11. Что необходимо соблюдать для получения неподвижного изо­ бражения исследуемого сигнала на экране осциллографа?

12. Как обеспечивается внутренняя и внешняя синхронизация осцил­ лографа?

13. В каких случаях при исследовании сигналов применяется жду­ щий режим развертки генератора осциллографа?

14. В каких случаях при исследовании сигналов применяется непре­ рывный режим развертки генератора осциллографа?

15. Назвать основные метрологические характеристики универсаль­ ных осциллографов, подлежащие нормированию и определяющие качест­ во осциллографических измерений.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Осциллограф универсальный С1-65: техническое описание и инст­ рукция по эксплуатации (ТО и ИЭ).

Генератор сигналов низкочастотный ГЗ-120, ГЗ-П2Л: техническое описание и инструкция по эксплуатации (ТО и ИЭ).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА М ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА А М П Л И Т У Д Н О Й МОДУЛЯЦИИ ЦЕЛЬРАБОТЫ 1. Изучить осциллографические методы измерения коэффициента амплитудной модуляции и получить осциллофаммы изображения ампли тудно-модулированного сигнала при разных видах развертки.

2. Определить значения коэффициента амплитудной модуляции сигна­ ла генератора Г4-102А и погрешности его установки по осциллограммам.

ЗАДАНИЕ 1. Изучить назначение и принцип действия осциллографа С1-65.

генераторов высокочастотного Г4-102А и низкочастотного ГЗ-120.

2. Изучить технические и метрологические характеристики осцилло­ графа С1-65, а также особенности его работы и источники погрешностей измерения мгновенных значений напряжения.

3. Изучить структурную схему и устройство работы осциллографа СА-65.

4. Получить способами линейной и синусоидальной развертки осциллограммы изображений амплитудно-модулированного сигнала высо­ кочастотного генератора Г4-102А и определить погрешность измерения коэффициента амплитудной модуляции.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ Электронные осциллсирафы имеют широкие возможности для на­ глядного исследования амплитудно-модулироваиных колебаний.

При амплитудной модуляции (AM) амплитуда колебаний несущей час­ тоты изменяется по определенном}' закону. На рис, 1, а показаны колебания несущей частоты определенной амплитуды. Нсли амплитуду колебаний не­ сущей частоты изменять в соответствии с характером модулирующего коле­ бания (например, с частотой 10001) Гц, рис. 1, 0), то колебания несущей час­ тоты примут вид амплитудно-модулированных колебаний (рис 1, в).

Колебания несущей частоты изменяются во времени но синусои­ дальному закону (рис. 1. а):

U{1) - U sin о t, u где Ь\) амплитуда колебаний несущей частоты;

о - угловая частота колебаний несущей частоты, or- 2ъ]\ f • несущая частота.

U а) 5) О U ПК:

"то* h о) 111/* Рис. I. Временные диаграммы, поясняющие принцип амплитудной модуляции: а колебания несущей частоты;

б модулирующий сигнал;

в- амплитудно-модульное колебание J (усть в качестве модулирующих используются колебания (рис. I, б) вида U (i) =• UQsinQt, u где IJ Q. - амплитуда модулирующего колебания:

О. - угловая частота модулирующего колебания. Q • 2vt/v F - модулирующая частота.

Слепень модуляции амплитудно-модулированного колебания харак­ теризуется коэффициентом модуляции М, который равен отношению максимального приращения амплитуды несущего колебания AU„ к ее среднему значению:

м=лг/л/ч,.

Коэффициент модуляции может также выражаться в процентах.

Значение U для симметричной модуляции равно амплитуде немо cf дулированных колебаний несущей частоты. Когда форма модулированного колебания несимметрична, то приращения амплитуды «вверх» и «вниз», со­ ответствующие положительной и отрицательной полуволнам модулирующе­ го колебания, будут неодинаковы. Поэтому вводятся понятия коэффициент модуляции вверх - М и коэффициент модуляции вниз - М :

ш к M„=bUjU = (U -U^,)lU.

B 0 Для синусоидальной модуляции (рис. I, в) коэффициент амплитуд­ ной модуляции представляет собой отношение половины разности макси­ мальной и минимальной амплитуд колебаний к среднему значению этих амплитуд:

М = Д(//1/ =({/ -U )/(U +U ) = AU/2U, (1) 0 М![ mm гащ mm cp где Ш-~приращение высокочастотного сигнала (несущая частота) при модуляции.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.