3.2 Принцип действия осциллографов. Для получения осциллограммы исследуемого
сигнала необходимо управлять движением светового пятна на экране ЭЛТ.
Смещение пятна в вертикальном напряжении сигналом, а в горизонтальном U развертки.
Генератор развертки выбрасывает U пилообразной формы. ас - нарастает, cd-обратный ход.
Для
получения осциллограммы необходимо
чтобы
в течении
изменении линии
должна
быть минимальна
Период пилоообразного U развертки=Тсигнала для неподвижного изображения
3.17. Способы расширения пределов измерения эип.
Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных
систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения.
Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.
Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 4).
Ток Iи в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд,
составит:
Iи = U / (Rи + Rд),
где U — измеряемое напряжение.
Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи
добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока Iи,
протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:
Uном / Rи = n U ном / (Rи + Rд)
откуда
Rд = Rи (n - 1)
Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт
представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима шунта, к которым подводится ток I,
называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.
К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.
Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением
выходного напряжения Uном.Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта:
Rш= Uном / Iном
Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую
часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют
небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими
измерительными механизмами.
Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом
На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом Rш.
Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
Iи = I (Rш / Rш + Rи),
где Rи — сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:
Rш = Rи / (n - 1),
где n = I / Iи — коэффициент шунтирования.
3.8.Характеристики формы сигнала переменного тока. Выбор соответствующего эип.
Средневыпрямленное значение - это среднее арифметическое из абсолютных мгновенных значений
Физический
смысл СКЗ напряжения: - это то значение
величины постоянного напряжения,
принимаемого за действующее или эффективное значение напряжения переменного сигнала, которое на
активной нагрузке вызывает тот же тепловой эффект, что и данный переменный сигнал.
коэффициент формы сигнала
3.2 Принцип действия осциллографа. Устройство элт и зэлт.
Принцип действия осциллографа основан на явлении свечения люминесцирующего экрана электронно-лучевой
трубки (ЭЛТ) в точке воздействия на экран сфокусированного электронного луча (рис. 1.1).
Источником электронов является оксидный катод 2, нагреваемый подогревателем 1.
С поверхности нагретого катода вылетают электроны, стремясь к высокому положительному потенциалу
анодов 4 и 5.
Модулятор 3, представляющий собой диск с малым отверстием, осуществляет управление интенсивностью
электронного пучка 8. Регулируя разность потенциалов между катодом и модулятором ручкой «Яркость»,
выведенной на лицевую панель осциллографа, можно изменять количество электронов, проходящих
через отверстие модулятора в единицу времени. При достаточно большом отрицательном
(относительно катода) потенциале модулятора электронный пучок можно полностью запереть.
Предварительная фокусировка электронного пучка осуществляется с помощью первого анода 4(ускоряющий электрод),
в
ысокий
положительный потенциал которого
вызывает ускорение электронов, и
фокусирующего электрода 5, регулируемый потенциал которого позволяет
создавать такую конфигурацию поля, что электронный пучок сжимается в
тонкий луч. Рассмотренные электроды 1–5образуют так называемую электронную пушку.
Устройство ЭЛТ: 1 – подогреватель; 2 – оксидный катод; 3 – модулятор; 4, 5 – аноды; 6, 7 –
отключающие пластины; 8 – электронный пучок; 9 – люминесцирующий экран.
Сформированный электронный луч, двигаясь вдоль оси трубки, попадает в отклоняющее поле,
создаваемое двумя парами отклоняющих пластин 6(по оси Х) и 7 (по оси Y), и достигает люминесцирующего экрана 9.
Одна пара пластин служит для отклонения электронного луча в вертикальном направлении, а другая – в горизонтальном.
На пластины Х подается напряжение пилообразной формы, в результате пятно от электронного луча перемещается
по горизонтали.Отклонение луча в горизонтальном направлении называется разверткой.
Устройство ЗЭЛТ.
ЗАПОМИНАЮЩАЯ ТРУБКА
- электронно-лучевой прибор, служащий для записи и хранения временной последовательности
электрич. сигналов с последующей их визуализацией в виде двумерного изображения (3. т. С
видимым изображением) или с их преобразованием в новую последовательность
сигналов (запоминающие электронно-лучевые преобразователи электрич. сигналов).
В первом случае 3. т. предназначены для отображения в течение достаточно длит. Времени
однократно записанной информации, носителем к-рой являются сигналы, напр., осциллограммы
к.-л. электрич. процесса, цифро-буквенных и графич. данных с ЭВМ и т. п. Во втором - 3. т. Служат
для задержки, сравнения и изменения порядка или темпов следования сигналов, в частности
для преобразования радиолокац. изображений в изображения телевизионной структуры
(преобразователи вида развёрток), для накопления сигналов с целью выделения их на
фоне случайных помех и т. д. В большинстве 3. т. запоминание сигналов осуществляется
накоплением электрич. зарядов, вносимых остросфокусированным пучком электронов,
наёмкостных элементах двумерной накопит. мишени М (обычно тонкий слой диэлектрика
на проводящей подложке, часто сетчатой; рис. 1).Нек-рые 3. т. с видимым изображением
способны отображать информацию, содержащую неск. уровней яркости (полутоновые).
В других - яркость свечения экрана может иметь только два уровня (бистабильные).
Полутоновые 3. у. На подложку мишени М (рис. 1) подаётся положит. импульс напряжения,
и вся мишень облучается широким потоком электронов небольшой энергии, создаваемым
электронным
воспроизводящим прожектором (ВП).
Рис.
1. Схематическое изображение запоминающей
трубки: ЗП - записывающий прожектор; ВП
–
воспроизводящий прожектор; ОС - отклоняющая система; Коллектор, М - мишень; Э – люминесцентный
экран.
Билет 8 (часть 2) Классификация погрешностей.
Погрешность средства измерения — разность между показанием средств измерений
(СИ) и истинным (действительным) значением измеряемой физ.величины (ФВ). Она характеризует
точность результатов измерений, проводимых данным средством.
Эти два понятия во многом близки друг к другу и классифицируются по одинаковым
признакам.
Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся
случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того же размера
ФВ, проведенных с одинаковой тщательностью в одних и тех же условиях.
Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерения, остающаяся
постоянной или закономерно меняющаяся при повторных измерениях одной и той же ФВ.
Прогрессирующая (дрейфовая)
погрешность — это непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени.
Грубая погрешность (промах) — это случайная погрешность результата отдельного
наблюдения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных
результатов этого ряда.
Абсолютная погрешность описывается формулой (1) и выражается в единицах измеряемой
Величины
Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности измерения к
истинному значению измеряемой величины
Приведенная погрешность — это относительная погрешность, в которой абсолютная
погрешность СИ отнесена к условно принятому значению QN , постоянному во всем диапазоне
измерений или его части:
Инструментальная погрешность обусловлена погрешностью применяемого СИ. Иногда эту
погрешность называют аппаратурной.
Методическая погрешность измерения обусловлена:
• отличием принятой модели объекта измерения от модели, адекватно описывающей его
свойство, которое определяется путем измерения;
• влиянием способов применения СИ. Это имеет место, например, при измерении напряжения
вольтметром с конечным значением внутреннего сопротивления. В данном случае вольтметр
шунтирует участок цепи, на котором измеряется напряжение, и оно оказывается меньше, чем было до
присоединения вольтметра;
• влиянием алгоритмов (формул), по которым производятся вычисления результатов измерений;
• влиянием других факторов, не связанных со свойствами используемых средств измерения.
Субъективная (личная) погрешность измерения обусловлена погрешностью отсчета
оператором показаний по шкалам СИ, диаграммам регистрирующих приборов.
• аддитивные Δа, не зависящие от измеряемой величины;
• мультипликативные Δм, которые прямо пропорциональны измеряемой величине;
• нелинейные Δн, имеющие нелинейную зависимость от измеряемой величины.
Основной называется погрешность СИ, определяемая в нормальных условиях его применения
Дополнительной называется погрешность СИ, возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин.
Статическая погрешность— это погрешность СИ применяемого для
измерения ФВ, принимаемой за неизменную.
Динамической называется погрешность СИ,возникающая дополнительно при измерении переменной
ФВ и обусловленная несоответствием егореакции на скорость (частоту) изменения измеряемого сигнала.
Билет 9 (часть 2 ) Методы измерения.
Классификация осуществляется на основе характера зависимости измеряемой величины от
времени, условий, определяющих точность измерения, и способов выражения этих результатов.
• По характеру зависимости измеряемой величины от времени :
Статические (измеряемая величина постоянная)
Динамические (измеряемая величина может изменяться).
• По способу получения результата:
Прямые измерения — искомое значение величины находят непосредственно из опытных
данных, измеряемую величину сравнивают с мерой измерительными приборами, градуированными
в требуемых единицах.
Косвенные измерения — искомое значение величины находят на основании известной
зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, когда
искомую величину сложно измерить прямым измерением.
Совокупные измерения – одновременно измеряют несколько одноименных величин и
искомые значения величин находят, решая систему уравнений, полученных при прямых
измерениях различных сочетаний этих величин.
Совместные измерения – производимые одновременно измерения двух или нескольких
одноименных величин для нахождения зависимости между ними.
• По способу выражения результатов измерения:
Абсолютное измерение — основано на прямых измерениях одной или нескольких основных
величин и использовании значений физических констант.
Относительные измерения — измерение отношения величины к одноименной величине,
играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине,
принимаемой за исходную.
• По используемому методу измерения (по совокупности приемов и использ.принципов и СИ):
Метод непосредственной оценки — значение величины непосредственно определяют по
отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.
Метод сравнения с мерой —– измеряемую величину сравнивают с воспроизводимой мерой.
Этот метод имеет следующие модификации:
противопоставление — измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно
воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между
этими величинами;
дифференциальный метод — на измерительный прибор воздействует разность измеряемой
величины и величины, воспроизводимой мерой;
Нулевой метод — результирующий эффект воздействия величин на прибор доводят до нуля;
Метод замещения — измеряемую величину замещают известной, воспроизводимой мерой;
Метод совпадения — разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой
мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.
Основные характеристики измерений.
1. Принцип измерений — физич.явление или совокупность физич.явлений, положенных в
основу измерения.
2. Погрешность измерения — отклонение измеряемого значения физ.величины от истинного
значения.
3. Точность измерений — качество измерений, отображающее близость их результатов к
истинному значению измеряемой величины.
4. Правильность измерений — качество измерений, отображающее близость к нулю
систематических погрешностей результатов измерений.
5. Достоверность измерений — степень доверия к результатам измерения. Измерения, для
которых известны вероятностные характеристики отклонения результатов от истинного значения,
относится к достоверным.
6. Сходимость измерения — качество измерения отображающее близость друг к другу
результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.
7. Воспроизводимость измерения — качество измерения, отображающее близость друг к
другу результатов измерений, выполняемых в разных условиях.__
Билет 10 (часть 2). Классификация и основные характеристики измерений.
Классификация измерений
Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят
непосредственно по показаниям СИ.
Косвенные — это измерения, при которых значение измеряемой величины находят на
основании известкой зависимости между ней и величинами, подвергаемыми прямым
измерениям, которые проводились в одинаковых условиях.
Совокупными - проводимые одновременно измерения нескольких одноименных
величин, при которых их искомые значения находят решением системы уравнений,
получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.
Совместными называются проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных
величин для установления зависимости между ними.
Равноточными называются измерения какой-либо ФВ, выполненные одинаковыми по
точности СИ и в одних и тех же условиях.
Неравноточными называются измерения ФВ,
выполненные различными по точности СИ и (или) в разных условиях.
Однократными называются измерения, выполненные один раз, к многократными
относятся измерения одного и того же размера ФВ, следующие друг за другом. При числе
отдельных измерений более четырех их результаты могут быть обработаны в соответствии с
требованиями мат.статистики. Это означает, что при четырех и более измерениях, входящих в
ряд, измерения можно считать многократными. Их проводят с целью уменьшения случайной
составляющей погрешности.
Погрешности, вызываемые влиянием скоростей изменения измеряемой величины,
называются динамическими.
Технические измерения проводятся рабочими СИ.
Метрологические измерения выполняются при помощи эталонов с целью
воспроизведения единиц ФВ для передачи их размера рабочим СИ
Абсолютное измерение основано на прямых измерениях одной или нескольких
основных величин и (или) использовании значений физических констант.
Относительное измерение — это измерение отношения определяемой величины к
одноименной.
Основные характеристики измерений.
1. Принцип измерений — физич.явление или совокупность физич.явлений,
положенных в основу измерения.
2. Погрешность измерения — отклонение измеряемого значения физ.величины от
истинного значения.
3. Точность измерений — качество измерений, отображающее близость их результатов
к истинному значению измеряемой величины.
4. Правильность измерений — качество измерений, отображающее близость к нулю
систематических погрешностей результатов измерений.
5. Достоверность измерений — степень доверия к результатам измерения. Измерения,
для которых известны вероятностные характеристики отклонения результатов от истинного
значения, относится к достоверным.
6. Сходимость измерения — качество измерения отображающее близость друг к другу
результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.
7. Воспроизводимость измерения — качество измерения, отображающее близость друг
к другу результатов измерений, выполняемых в разных условиях.
Билет 12 (часть 2) Правила округления и записи результатов измерения.
Поскольку погрешности измерений определяют лишь зону неопределенности
результатов, их не требуется знать очень точно. В окончательной записи погрешность
измерения принято выражать числом с одним или двумя значащими цифрами, Были
установлены следующие правила округления рассчитанного значения погрешности и
полученного результата измерения.
1. Погрешность результата измерения указывается двумя значащими цифрами, если
первая из них равна 1 или 2, и одной — если первая цифра равна 3 или более.
2. Результат измерения округляется до того же десятичного знака, которым
оканчивается округленное значение абсолютной погрешности. Если десятичная дробь в
числовом значении результата измерений оканчивается нулями, то нули отбрасываются до
того разряда, который соответствует разряду числового значения погрешности.
3. Если цифра старшего из отбрасываемых разрядов меньше 5, то остальные цифры
числа не изменяются. Лишние цифры в целых числах заменяются нулями, а в десятичных
дробях отбрасываются.
4. Если цифра старшего из отбрасываемых разрядов больше или равна 5, но за ней
следуют отличные от нуля цифры, то последнюю оставляемую цифру увеличивают на
единицу.
5. Если отбрасываемая цифра равна 5, а следующие за ней цифры неизвестны или нули,
то последнюю сохраняемую цифру числа не изменяют, если она четная, и увеличивают на
единицу, если она нечетная.
6. Округление производится лишь в окончательном ответе, а все предварительные
вычисления проводят с одним-двумя лишними знаками.
Предельная погрешность, обусловленная округлением, равна половине единицы
последнего разряда числового значения результата измерения.
Для оценки влияния округления результата измерения Y представим его в виде
где А1 ..., Аs — десятичные цифры и старшая цифра A1 ≠ 0; R, P, S — целые числа,
причем R - Р = S - 1.
Абсолютная погрешность, обусловленная округлением, D = 0,5 × 10P. В качестве
оценки относительной предельной погрешности округления рекомендуется принять
поскольку деление абсолютной погрешности лишь на первый член суммы (4.4) ведет к
увеличению числового значения оценки погрешности. Поскольку значения A1 могут
находиться в пределах от 1 до 9, то при одной значащей цифре (S = 1) предельная
погрешность округления может находится в пределах от 6 до 50%. При двух значащих
цифрах она составит от 0,6 до 5%, при трех — от 0,06 до 0,5%.
3.6.Децибел — Логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений .
Децибел — десятая часть бела, то есть десятая часть логарифма безразмерного отношения
физической величины к одноименной физической величине, принимаемой за исходную .
Децибел — это безразмерная единица, применяемая для измерения отношения некоторых
величин — «энергетических» (мощности, энергии, плотности потока мощности и т. п.) или «силовых»
(силы тока, напряжения и т. п.). Иными словами, децибел — это относительная величина.
Не абсолютная, как, например, ватт или вольт, а такая же относительная, как кратность
(«трехкратное отличие») или проценты, предназначенная для измерения отношения
(«соотношения уровней») двух других величин, причем к полученному отношению
применяется логарифмический масштаб.
Русское обозначение единицы «децибел» — «дБ», международное — «dB» (неправильно: дб, Дб).
Децибел аналогичен единицам бел (Б, B) и непер (Нп, Np) и прямо пропорционален им.
Децибел не является официальной единицей в системе единиц СИ, хотя по решению Генеральной
конференции по мерам и весам допускается его применение без ограничений совместно с СИ, а
Международная палата мер и весов рекомендовала включить его в эту систему.
