15. Правила градуировки вольтметров переменного напряжения. Уравнения преобразования вольтметров.
Все приборы для измерения переменного напряжения и тока градуируют по действующему (среднеквадратическому) значению синусоидального сигнала.
Исключением из этого правила являются импульсные вольтметры, их градуируют по амплитудному значению синусоидального сигнала.
Примечание. Очевидно, что с градуировкой приборов для измерения постоянного напряжения (тока), измеряющих среднее значение, таких проблем не возникает – их градуируют по эталонному источнику постоянного напряжения (тока).
Суть операции градуировки вольтметров переменного напряжения заключается в следующем: к источнику синусоидального сигнала подключают параллельно эталонный вольтметр среднеквадратического значения и Рис. 6.4. Количественные характеристики синусоидального сигнала 64 градуируемый вольтметр, который может иметь любой преобразователь. Показания градуируемого вольтметра при помощи его внутренних регулировок делают равным показаниям эталонного вольтметра среднеквадратического значения. Аналогичным образом градуируют амперметры.
Итак, для понимания того, какое значение отображается на шкале или цифровом отсчетном устройстве вольтметра переменного напряжения, необходимо принять во внимание по крайней мере пять факторов:
1) форму сигнала (т. е. вид функции u(t));
2) тип преобразователя вольтметра;
3) тип входа вольтметра (открытый, закрытый);
4) правило градуировки и единственное исключение из него;
5) соответствие частотного диапазона вольтметра частотному спектру измеряемого сигнала.
Эту информацию желательно иметь до проведения измерений, в противном случае могут возникнуть трудности в интерпретации результатов. Представление о форме сигнала можно получить при помощи осциллографа. Сведения о типе преобразователя, типе входа, частотном диапазоне содержатся в технических описаниях приборов (хотя не всегда в прямой форме).
16. Структурная схема универсального осциллографа. Основные метрологические характеристики.
7.2.2. Структурная схема аналогового осциллографа
Простейший ЭЛО (рис. 7.4) состоит из ЭЛТ и трех каналов:
канала вертикального отклонения (канала Y);
канала горизонтального отклонения (канала Х);
канала Z – канала управления яркостью луча;
калибратора – вспомогательного источника сигнала известной частоты и размаха.
От канала Y к каналу Х передается сигнал внутренней синхронизации генератора пилообразной развертки. На вход Х может быть подан также сигнал внешней синхронизации пилообразной развертки. Но этот сигнал уже должен быть синхронизован с исследуемым сигналом вне схемы осциллографа.
От канала Х к каналу Z передается сигнал гашения обратного хода луча. Кроме таких простых «одноканальных» аналоговых осциллографов (с одним каналом Y) выпускают также:
многоканальные ЭЛО, которые могут поочередно отображать сигналы в нескольких точках исследуемой электронной схемы;
ЭЛО на многолучевых ЭЛТ, позволяющих одновременно отображать на экране несколько электрических сигналов;
стробоскопические осциллографы, трансформирующие высокочастотный входной сигнал в подобный по форме, но низкочастотный. Впрочем, с появлением цифровых осциллографов стробоскопические выпускать перестали.
7.2.3. Основные метрологические характеристики ЭЛО
1. Пределы регулировки коэффициента вертикального отклонения Kоткл – указывают ряд значений, определяющих масштаб изображения на экране ЭЛТ по вертикали, например: 0,05; 0,1; 0,2… В/дел. Пределы регулировки Kоткл определяют диапазон отображения и измерения напряжения электрических сигналов.
2. Полоса частот канала ∆f. Этот параметр приближенно задает частоту, на которой АЧХ канала Y уменьшается на 3 дБ относительно уровня на относительно низкой частоте, например 1 кГц. Ширина полосы аналоговых ЭЛО принципиально ограничена значением порядка 300 МГц.
3. Длительность фронта переходной характеристики канала Y, τпх. Из теории электрических цепей известно, что параметры ∆f и τпх связаны между собой приближенным соотношением: τпх ≈ 1/(3 ∆f) . Например, усилитель канала Y с шириной полосы ∆f =10 МГц имеет τпх ≈ 35 нс. Значение τпх используют для введения поправки при измерении фронтов импульсных сигналов:
4. Входное сопротивление Rвх и входная емкость Cвх канала Y (например, 1,0 МОм и 40 пФ). Эти параметры позволяют определить возможное влияние подключения входа осциллографа на характеристики измеряемого сигнала. Очевидно, что вход такого осциллографа нельзя непосредственно подключить, например, к коллектору высокочастотного транзистора – форма отображаемого сигнала будет существенно искажена. Поэтому в комплектацию ЭЛО включают специальные «пробники» (щупы»), позволяющие существенно уменьшить такое влияние.
5. Пределы регулировки коэффициента развертки Kразв. Эта характеристика определяет пределы отображения и измерения длительности входных сигналов. ЭЛО «среднего класса» позволяет регулировать Kразв от 0,1 мкс/дел. до значения 50 мс/дел. ступенями, кратными цифрам 1, 2 и 5.
6. Нелинейность напряжения развертки обычно 1…5%.
7. Погрешности значений Kоткл канала Y и Kразв канала Х. Эти параметры определяют погрешности измерения напряжения и интервалов времени входных сигналов.
8. Погрешности параметров (частоты и размаха) сигнала калибратора.
17. Измерения с помощью осциллографа. Режим линейной и синусоидальной разверток.
18. Цифровой частотомер в режиме измерения частоты. Структурная схема. Временные диаграммы. Принцип работы, источники погрешностей.
19. Цифровой частотомер в режиме измерения периода и временных интервалов. Структурная схема. Временные диаграммы. Принцип работы, источники погрешностей.
20. Преобразование информации в цифровых СИ
21. Характеристики АЦП. Типы АЦП.
22. Время-импульсный АЦП с ГЛИН.
23. Техническое регулирование. Основные понятия.
Техническое регулирование — правовое регулирование отношений в области установления, применение и исполнение:
обязательных требований и
требований на добровольной основе к продукции, процессам проектирования, производства, эксплуатации и оказанию услуг,
оценки и подтверждения соответствия.
Техническое регулирование обеспечивает также правовую основу отношений в области оценки и подтверждения соответствия.
Подтверждение соответствия — документальное удостоверение соответствия продукции или услуг требованиям:
технических регламентов,
положениям стандартов,
сводов правил
или
условиям договоров.