II Методы и аппаратура для измерения параметров электрических сигналов и цепей

1 Электронно-лучевой осциллограф (эло)

Электронно-лучевой осциллограф - многофункциональный прибор для визуального исследования и измерения параметров электрических сигналов и электрических цепей таких как:

Амплитуда, частота, фазовый сдвиг, период, мощность сигналов произвольной формы, измерение комплексного сопротивления, модуля, активной и реактивной составляющей, фазового сдвига и т.д.

Осциллографы бывают:

а) Универсальный осциллограф - предназначены для измерения токов и напряжений в диапазоне частот: от 0 до 10-ов МГц и диапазоне амплитуд от 100 мкВ до 100-ен В.

б) Запоминающий осциллограф - позволяет запомнить изображение сигнала на время, необходимое для его регистрации.

в) Стробоскопический осциллограф - предназначен для измерения весьма коротких процессов.

г) Микропроцессорный осциллограф - содержит встроенное микропроцессорное устройство, позволяющее расширить функциональные возможности прибора за счет реализации алгоритмов статистической обработки сигнала, сложение, умножение, цифровая фильтрация сигнала и т.д.

д) Осциллограф на основе персонального компьютера - прибор, содержащий персональный компьютер, к параллельному порту которого присоединен АЦП.

В нашем курсе рассматривается только универсальный осциллограф.

2 Виды осциллографических измерений. Общие вопросы осциллографических измерений. Техника осциллографических измерений

Перед измерениями нужно убедиться, что прибор подходит для решаемой задачи по полосе частот и амплитудному диапазону. Перед измерением прибор надо откалибровать и отбалансировать. Калибровка необходима для уменьшения мультипликативной погрешности измерения.

С помощью осциллографа можно выполнять следующие виды измерений:

2.1 Измерение постоянной составляющей сигнала

Для этого сигнал подают сначала на открытый вход, а затем переключают на закрытый вход и подсчитывают число делений, на которое сместился сигнал вверх или вниз.

Постоянная составляющая:

, где - измеряется в , - число делений, - коэффициент выносного делителя, если он имеется.

2.2 Измерение амплитудных значений тока и напряжения

Для измерения напряжения используются следующие методы:

а) Метод калиброванной шкалы - основан на использовании предварительно откалиброванного аттенюатора канала вертикального отклонения (ВО).

Исследуемое напряжение определяется по формуле, как и постоянная составляющая, причем - число делений соответствующее амплитуде напряжения. Погрешность этого метода составляет

б) Метод сравнения - основан на поочередном измерении измеряемого сигнала и калиброванного сигнала, учитывая, что функция преобразования канала ВО линейна, результат можно представить в виде пропорции:

Погрешность метода за счет использования калиброванного напряжения может быть уменьшена до .

в) Нулевой метод - реализуется на базе осциллографов, которые снабжены дифференциальным усилителем канала ВО.

регулируем до тех пор, пока выходной сигнал не станет равным нулю, в качестве ноль индикатора (НИ) используется сам осциллограф, переведенный в режим максимальной чувствительности. При , и результат измерения считывается со шкалы эталонного источника.

Погрешность метода составляет и менее. Факторами, определяющими погрешность, являются:

погрешность градуировки шкалы

напряжение смещения дифференциального усилителя

порог чувствительности осциллографа

Измерение тока.

Ток измеряется косвенно, по падению напряжения на сопротивлении известной величины.