82.Измерение угла сдвига фаз при помощи осциллографа.

Д ля измерения фазового сдвига применяют следующие методы: осциллографический, компенсационный, преобразование фазового сдвига во временной интервал и дискретного счета.

Осциллографический метод измерения фазового сдвига можно реализовать способами линейной, синусоидальной и круговой развертки.

С пособ линейной развертки. В каналы вертикального отклонения двухлучевого осциллографа подают напряжения и ; генератор развертки осциллографа включен. На экране появляется осциллограмма напряжений, подобная представленной на рис. к измерению фазового сдвига при линейной развертке.

Отношение длин отрезков ΔТ и Т определяет фазовый сдвиг: , рад если нет двухлучевого осциллографа, то можно применить однолучевой с электронным коммутатором.

Способ синусоидальной развертки заключается в одновременной подаче синусоидальных колебаний: U₁ на пластины Y электронного осциллографа; U₂, соответственно

83. Фазометр — электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями В цифровых фазометрах широко используется метод преобразования угла сдвига фаз в интервал времени, аналогичный рассмотренному выше. При этом угол сдвига фаз определяют по формуле

а временные интервалы и Т измеряют путем заполнения их импульсами образцовой частоты с периодом Т0. Подсчет числа импульсов выполняется счетчиком. Структурная схема цифрового фазометра приведена на рис

Исследуемые сигналы U1 и U2, поступают на усилители-формирователи УФ1 и УФ2, преобразующие гармонические сигналы в импульсы прямоугольной формы, как показано на рис. 5,6. Полученные прямоугольные импульсы поступают на формирователь Ф, выходные импульсы которого имеют длительность , пропорциональную углу сдвига фаз .т Импульсы образцовой частоты f0 от генератора ГОЧ проходят в счетчик СЧ через электронный ключ ЭК, который управляется выходным напряжением формирователя Ф. Индикация результатов измерения производится цифровым отсчетным устройством ЦОУ, показания которого пропорциональны углу сдвига фаз Если подсчет числа импульсов от ГОЧ производится за n периодов исследуемого сигнала, то показания цифрового фазометра пропорциональна среднему значению угла сдвига фаз

Р ис. 5.

84. Аналого - цифровые преобразователи (АЦП)Аналого-цифровой преобразователь выполняет преобразование аналогового напряжения в эквивалентную ему цифровую форму, пригодную для использования компьютером или логической системой. Существует множество различных АЦП, но большинство из них работает по принципу сравнения напряжения входного сигнала с выходным сигналом цифро-аналогового преобразователя, подключенного в нагрузку к логической схеме.

Схема, представленная на Рис. 3называется интегрирующим аналого-цифровым преобразователем и представляет собой одну из самых медленных, но в то же время и самых простых схем АЦП.

Рис. 3. Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь

К цифро-аналоговому преобразователю подключается двоичный счетчик. Как только счетчик начинает отсчет от нуля, на выходе цифро-аналогового преобразователя возникает пилообразный сигнал (с последовательным заполнением всех разрядов единицами). Напряжение этого сигнала сравнивается с входным напряжением, и при достижении их равенства счет останавливается. Таким образом, показание счетчика является цифровым представлением входного напряжения. ВЫСОКИЙ уровень на выходе Q триггера указывает, что_«аналогово-циф-ровой преобразователь занят», а на выходе Q — что «счет завершен».

Очевидно, что аналого-цифровые преобразователи чаще всего изготавливают в виде интегральных схем. Типичные АЦП имеют разрядность 12 бит (с точностью до 1/4096).

Более совершенные схемы обеспечивают время преобразования несколько микросекунд. Для преобразования телевизионного изображения в цифровую форму, воспринимаемую устройствами перевода из одних телевизионных стандартов в другие и устройствами создания специальных видеоэффектов, используются самые быстродействующие аналого-цифровые преобразователи, называемые параллельными АЦП.

85-86. змерение коэффициента модуляции сигнала с помощью осциллографа.

ЭЛО применяется при анализе модулирования сигналов. Модулированные сигналы применяются для передачи информации при помощи сигналов высокой частоты.

А мплитуда модуляции (АМ) – способ модуляции, при котором амплитуда меняется во времени.

Изменение амплитуды высоко частотного колебания Uвч (несущая частота) происходит в такт с низко частотным колебанием Uнч (частота сигнала), содержащим передаваемую информацию (рисунок 5.8)

Рисунок 5.8 – Амплитудная модуляция

Наиболее важным параметром АМ является коэффициент модуляции. Изменение коэффициента модуляции – измерительный метод для измерения или контроля коэффициента модуляции при АМ. Измерение коэффициента модуляции осуществляется преимущественно при помощи осциллографа. Модулируемое высокочастотное напряжение (U_мод) подается на Y-вход, а модулирующее низкочастотное напряжение (U_нч) – на X-вход осциллографа (рисунок 5.9)

а – схема измерения; б – изображение модуляции трапеции

Рисунок 5.9 – Изменение коэффициента модуляции с помощью осциллографа.

При этом на экране возникает так называемая модуляционная трапеция (рисунок 59.8 )

Измеряя параметры этой трапеции, определяют коэффициент модуляции:

Более наглядные осциллограммы получаются при использовании в ЭО синусоидальной развертки (рисунок 18.6).

Рисунок 18.6 – Схема измерения коэффициента модуляции при синусоидальной развертке.

Д ля определения коэффициента модуляции при синусоидальной развертке в канал вертикального отклонения подают модулированный сигнал, а в канал горизонтального отклонения – модулирующее напряжение.

Для измерения коэффициента модуляции применяются синусоидальные приборы-анализаторы – модулометры.

87.Логарифмическая величина представляет собой логарифм (десятичный, натуральный или при основании 2) безразмерного отношения двух одноименных физических величин. Логарифмические величины применяют для выражения уровня звукового давления, усиления, ослабления, выражения частотного интервала и т.п.

Единицей логарифмической величины является бел (Б), определяемый соотношением при , где - одноименные энергетические величины. В случае, если берется логарифмическая величина для отношения двух одноименных "силовых" величин (напряжения, силы тока, давления, напряженности поля и т.п.), бел определяется по формуле при . Дольной единицей от бела является децибел (дБ), равный 0,1 Б.

89. Измерение вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа.

Подключить к макету «Вход Y» и «ВходX» осциллографа. Для подключения «ВходX» осциллографа необходимо включить тумблер «ВходX» и подсоединить проводник к клемме «Вход X». Подсоединить клемму « . » макета к клемме «Земля» осциллографа. Включить осциллограф. Выбрать при помощи переключателя «Режим работы» тип двухполюсника. Тумблер «Изм.» - «Калибр.» поставить в положение «Изм.». Манипулируя ручками «Усилитель Y», «Смещение», установить оптимальную величину изображения на экране. Осевые линии на сетке экрана совместить с осями координат вольт-амперной характеристики. Аккуратно зарисовать осциллограмму. Определить масштаб осциллограммы. Для этого переключить тумблер «Изм.» - «Калибр» в положение «Калибр.». На экране осциллографа появится наклонная прямая линия (рис.10). Масштаб по оси X, В/см: Mx = Vкал/lx Масштаб по оси Y, мА/см: My = Iкал/ly. Здесь Iкал и Uкал - калибровочные напряжения и ток (их значения указаны на передней панели макета для каждого положения переключателя «Режим работы»); ly и lx - проекции калибровочной прямой соответственно на оси Y и X.

При помощи полученного масштаба нанести на ось координат зарисован-

ной осциллограммы соответствующие значения токов и напряжений.

90.

Мосты (одинарные) постоянного тока. Схема, уравнение баланса, погрешности.

Измерительные мосты – приборы, служащие для измер-я сопр-й, в основе работы которых заложен диффер-й или нулевой метод. При дифер-м методе делают неуравновешенные мосты, а при нулевом – уравновешенные или нулевые. Уравновешенный мост – четырехполюсник, питаемый от одного источника и имеющий две разнопотенциальные или близкопотенц-ые точки, обнаруживаемые индикатором равновесия. Разделяют по роду тока источника и схематич. Исполнению.

Мосты постоянного тока – двуплечие, одинарные (4-хплечие) и двойные (6-типлечие). Индикатором равновесия служит гальванометр постоянного тока (стрелочные и зеркальные), электрометры, автокомпенсационные мокроволтьнаноамперметры. Мосты постоянного тока используют для измерения больших и малых сопротивлений.

В уравновеш-х одинар. Мостах пост.тока при любом напр-ии U в диагонали питания ток и напряжение в диагонали индикатора равновесия равны 0, потенциалы т. 1 и 2 одинаковы. Следовательно одинаковы питания напряжения на плечах 1 и 4. То же самое для напряжений на плечах 2 и 4.

Но т.к. при равновесии то

Разделим почленно рав-ва и получ. Уравнение равновесия

Включих неизвест сопр. В плечо 1, тогда

Уравновеш-е моста можно выполнить регулированием отношения сопротивлений R4/R3 при некотором неизменном R2 (мосты с переменным отношением плеч); сопротивления R2 и неизменным отнош-м R4/R3 (мост с постоянным отнош-м плеч).

Чувствительность моста – отнош-е изменения тока (или напряжения или мощьности) в цепи индикатора равновесия к относительному изменению сопротивления Ri одного из плеч мост-й схемы. Одинар-й мост применяют для измер больших сопр-й (10 Ом – 1 МОм).

Погрешность моста определяется погрешностью отдельных элементов его схемы (стабильностью, точностью, расположением), влиянием сопротивления соединительных проводов, изменение параметров источника питания, индикатора равновесия; погрешностью градуировки и исполнения шкал. Погрешность моста задается по модулю сопротивления в %-х от измеряемого значения; по двум состовляющим: мультипликативной b, пропорциональной значению измеряемой величины, аддитивной a, имеющей постоянное значение, характериз-ее остаточную погрешность

Мосты переменного тока. Назначение, уравнение сходимости моста.

Мосты переменного тока служат для измерения полного сопротивления, активных сопротивлений, ёмкости, индуктивности, взаимной индуктивности, частоты и других параметров.

Рассмотрим наиболее распространенную простейшую схему уравновешенного четырехплечевого моста (рисунок 13.6)

Так как плечи моста в общем случае есть комплексные сопротивления, то равновесие моста может произойти при выполнении двух условий. Наличие двух уравнений указывает на необходимость регулирования для достижения равновесия не менее двух параметров модуля z и фазового угла φ.

Уравнение (13.6) указывает на правильность подбора плеч при составлении мостовой схемы, при сравнение ёмкости с индуктивностью их надо располагать в противоположных плечах схемы, а ёмкости с ёмкостью или индуктивности с индуктивностью – в смежных.

При изменении частоты питающего напряжения в общем случае равновесие моста может быть нарушено из-за реактивности сопротивлений и поэтому условия равновесия будут справедливы лишь для одной частоты питающего напряжения.

В радиоэлектронной аппаратуре необходимо измерять параметры конденсаторов и индуктивностей.

В каждом конденсаторе, включенном в электрическую цепь, имеют место потери энергии, возникающие главным образом в материале диэлектрика, а также в следствии несовершенства изоляции между выводами. С учётом потерь эквивалентную схему конденсатора можно представить в двух вариантах: либо в виде ёмкости, включенной последовательно с сопротивлением потерь (рис. 13.7 а), либо в виде той же ёмкости, зашунтированной сопротивлением (рис. 13.7 б).

Эквивалентная схема замещения ёмкости

Величину потерь в конденсаторе характеризуют тангенсом угла диэлектрических потерь: На рисунке 13.8 приведена схема моста для измерения ёмкости:

Рисунок 13.8 – Схема моста переменного тока для измерения ёмкости.

При равновесии моста, когда , получаем равенство:

(13.8)

где параметры измеряемой ёмкости; ёмкость образцового конденсатора;

регулируемое сопротивление;Из (13.8) имеем два уравнения:

Для того, чтобы сделать раздельный отсчёт ( и ) надо обеспечить режим работы моста, при котором два регулируемых элемента действуют на каждое из двух уравнений равновесия (13.9, 13.10).

Практическая схема моста имеет вид (рисунок 13.9).

рисунок 13.9 – Схема моста для измерения С и .

Подключив измеряемый конденсатор, устанавливают переключатель «Множитель» на диапазон, соответствующий предполагаемой ёмкости измеряемого конденсатора. Затем с помощью ручки балансировки «Отсчёт (грубо)» производят предварительную балансировку моста и уточняют её с помощью ручки регулировки «Отсчёт (точно)». Однако и эта ручка не позволяет точно получить полный баланс моста. Для окончательной балансировки моста необходимо воспользоваться ручкой регулировки фазы. После регулировки моста этой ручкой может оказаться, что в диагонали индикатора всё же есть напряжение. В этом случае снова следует произвести подрегулировку ручкой «Отсчёт (плавно)». Отсчёт измеряемой ёмкости производится по шкалам плавной и грубой регулировки сопротивлений R1 (их показания складываются) и умножаются на показания переключателя «Множитель». Тангенс угла диэлектрических потерь определяется по шкале регулировки.

Погрешность измерения Сх = на частоте 1кГц не должна превосходить: (13.11) Где С_х в пФ. Погрешность измерения , не должна быть больше чем: Мост переменного тока для измерения индуктивности и её добротности выполняется по схеме (рисунок 13.10).

Рисунок 13.10 – Схемы моста для измерения индуктивности.

Если то получим уравнение баланса моста:

(13.13)

Это уравнение расписывается на два:

(13.14)

(13.15)

(13.16)

На рисунке 13.11 представлена практическая схема моста:

Рисунок 13.11 – Схема моста для измерения L_x и Q_x.

Чувствительность указателя равновесия должна быть такой, чтобы отмечать расстройку моста на величину, численно равную 0.5 допускаемой основной погрешности (класс моста). Соответственной должна быть и дискретность отсчётного устройства.

При выполнении этих условий погрешность измерения определяется тремя составляющими – сопротивлениями измерительной схемы.