ФБГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

Измерение параметров сигналов и цепей методические указания

к лабораторным работам № 5-6 по дисциплине «Метрология, стандартизация и технические измерения» и «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов направления 211000.62 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») и 200100.62 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение») очной и заочной форм обучения

Воронеж 2015

Составитель канд. техн. наук А.С. Самодуров

УДК 621.317.08

Измерение параметров сигналов и цепей: методические указания к лабораторным работам № 5-6 по дисциплине «Метрология, стандартизация и технические измерения» и «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов направления 211000.62 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») и 200100.62 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение») очной и заочной форм обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. А.С. Самодуров, 2015. 37 с.

Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов при подготовке к лабораторным занятиям по дисциплине.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле ЛР5-6_М.doc

Табл. 6. Ил. 24. Библиогр.: 9 назв.

Рецензент д-р. техн. наук, проф. О.Ю. Макаров

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет», 2015

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАРМОНИЧЕСКИХ И ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Целями настоящей работы являются:

- приобретение навыков измерения параметров сигналов сложной формы как гармонических (модулированных) так и импульсных;

- углубление опыта измерения погрешностей (нестабильностей) различных параметров гармонических сигналов.

При измерениях используются стандартные приборы, входящие в состав лабораторного измерительного стенда.

5.1. Домашние задания и методические указания по их выполнению

5.1.1. Задание первое

Изучить методы измерения параметров импульсных сигналов.

Методические указания к первому заданию

Данный вопрос следует изучить по учебному пособию [1, с. 89-95] либо [2, с. 191-194], при этом можно ограничиться следующим материалом.

В процессе прохождения импульсов через различные радиотехнические цепи и устройства форма импульсов изме­няется (искажается).

Для определения качества импульсных устройств и па­раметров импульсно-модулированных сигналов нужно изме­рять амплитуду и длительность импульса, длительность фронтов, неравномерность вершины, значение выброса на вершине и в паузе, а в особо ответственных случаях еще ряд параметров. В периодической последовательности импульсов определяется их частота или период следования, а так же скважность или коэффициент заполнения.

Импульсные напряжения меньше 100В преимущест­венно измеряют при помощи осциллографов, которые позво­ляют определить не только высоту импульса, но и форму на всем его протяжении. При измерении импульсов тока их сна­чала превращают в импульсы напряжения. Для этого в цепь, по которой передаются импульсы тока, включают вспомога­тельный резистор с небольшим известным сопротивлением, на котором измеряется падение напряжения.

Длительность импульсов, используемых в радиотехнике, различны, поэтому нужно измерять интервалы времени от единиц секунд до единиц наносекунд. Измерения выполняют в основном осциллографическим методом и методом дис­кретного счета. Осциллографический метод осуществляется при помощи калиброванных разверток (меток) или сравнени­ем с периодом развертки Т_р, который известен. Способ ка­либрованных разверток (меток) пригоден для импульсов лю­бой формы при любой скважности.

Способ сравнения с известным периодом Т_р применяют, если форма импульсов близка к прямоугольной, а скважность невелика: тогда на осциллограмме хорошо видны два сосед­них импульса (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Осциллограмма двух соседних импульов

В этом случае по масштабной сетке измеряют расстоя­ние 1₁ и l₂=Т_p полученные данные позволяют вычислить длительность импульса по формуле

Измерение длительности импульсов методом дискретного счета рассматривалось в лабораторной работе № 4. Для более детального ознакомления рекомендуется материал учебного пособия [1, с. 117-118] либо [2, с. 209-212].

Частота повторения импульсов обычно колеблется от нескольких десятков герц до десятков и сотен мегагерц. Наи­более простым и удобным методом ее измерения является метод сравнения, который осуществляется при помощи ос­циллографа. На вход канала вертикального отклонения пода­ется напряжение последовательности импульсов, частоту по­вторения которых следует измерить, а на вход канала гори­зонтального отклонения - напряжение от измерительного ге­нератора соответствующей частоты. Генератор развертки ос­циллографа при этом выключен.

Частота генератора плавно повышается со стороны самой низкой частоты до тех пор по­ка на экране йе возникнет устойчивое изображение одного импульса. Частота при этом равно частоте повторения им­пульсов. Точность измерения определяется точностью гра­дуировки частотной шкалы генератора. Частоту повторения импульсов можно измерять прямопоказывающими прибора­ми: для грубых измерений конденсаторным частотомером, для точных - электронно-счетным частотомером.

Длительность интервала времени между двумя импуль­сами измеряется в основном осциллографическим методом или методом дискретного счета.

Погрешность измерения осциллографическим методом (калиброванных меток) тем меньше, чем больше расстояние между импульсами на экране осциллографа, чем точнее мет­ки и чем точнее их калибровка. В специализированных при­борах для измерения интервалов времени способом калибро­ванных меток относительная погрешность составляет 3_*10^-4 .

Сравнительно большие интервалы времени измеряют при помощи спиральной развертки.

Измерения интервалов времени методом дискретного счета принципиально не отличаегея от измерения периода. В течение измеряемою интервала селектор пропускает на элек­тронно-счетное устройство импульсы от стабилизированного кварцем генератора. По числу прошедших импульсов и их длительности определяется искомый интервал. Точно также измеряется длительность импульсов. В современных измери­телях больших интервалов времени погрешность составляет ±0,01%.