лабы / метра4

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ИИСТ

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Метрология и измерительная техника»

Тема: «Электронно-лучевой осциллограф»

Студенты гр. 358		.
		.
Преподаватель		Гелета А.А.

Санкт-Петербург

2025

Цель работы

Исследование метрологических характеристик осциллографа и измерение амплитудных и временных параметров электрических сигналов различной формы.

Обработка результатов

1. Основные погрешности коэффициентов отклонений и коэффициентов развертки

Определим действительный коэффициент отклонений:

где – напряжение, равное двойной амплитуде; – двойная амплитуда сигнала.

Относительную погрешность коэффициента отклонения (в процентах) найдем по формуле:

где – установленный номинальный коэффициент отклонения.

Таблица 1 – Основные погрешности коэффициентов отклонения

Номер измерения	, В/дел	, дел	, В	, В/дел	, %
1	0.2	6	0.42	0.198	1.01
2	0.5	6	1.1	0.519	-3.66

Для определения действительного коэффициента развертки возьмём выражение:

где – частота входного сигнала, при котором на экране осциллографа наблюдались его целых периодов; – размер изображения целых периодов.

Относительную погрешность коэффициента развёртки (в процентах) найдем по формуле:

где – установленный номинальный коэффициент развёртки.

Таблица 2 - Основные погрешности коэффициентов развертки

Номер измерения	мс/дел		, Гц	, дел	, мс/дел	, %
1	0.2	2	2	5	0.2	0
2	0.2	2	1	10	0.2	0

2. Определение характеристик нелинейных искажений изображения

Нелинейность амплитудной характеристики канала вертикального отклонения (в процентах) оценим отношением

где – разность размеров изображений амплитуды сигнала по вертикали, в делениях, а – размер амплитуды в центре экрана.

В нашем случае , а , значит,

Нелинейность развёртки (в процентах) определим отношением

где – разность размеров изображений полупериодов сигала, а – размер изображения полупериода в центре экрана.

Мы имеем , а , следовательно,

3. Определение амплитудно-частотной характеристики канала

вертикального отклонения.

Найдем АЧХ канала вертикального отклонения для области верхних частот по формуле (7):

Пример расчёта:

Результаты измерений запишем в таблицу 3.XТаблица 3 - Определение АЧХ для области верхних частот

Область верхних частот
f, МГц	0,001	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
L2A(f), дел.	6	5,4	5,4	5,3	5	4,7	4,8	5,2	4,6	3,8	3,5
K(f)	1,00	0,90	0,90	0,88	0,83	0,78	0,80	0,87	0,77	0,63	0,58

Определим амплитудно-частотную характеристику для области нижних частот, отдельно для закрытого и открытого входов канала вертикального отклонения, расчёты произведены по формуле (7) результаты представлены в таблице 4.

Область нижних частот
f, Гц	1000	800	600	400	200	50	40	30	20	10	9	8	5	2
L2AЗакр	6	6	6	6	6	6	6	6	5,9	5,6	5,5	5,5	5,5	5,5
Kзакр	1	1	1	1	1	1	1	1	0,97	0,93	0,92	0,92	0,92	0,92
L2AОткр.	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	5,5	5,5
Kоткр	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0,92	0,92

Таблица 4 – Определение АЧХ для области нижних частот

По результатам проведённых исследований построим графики АЧХ для всего диапазона частот (рисунок 1 и рисунок 2).

Для определения рабочей полосы пропускания провели прямую на уровне 0,707.

Рисунок 1 – АЧХ верхних и нижних частот для закрытого входа

Рабочая полоса частот из графика от 0 Гц до 17 МГц.

Рисунок 2 – АЧХ верхних и нижних частот для открытого входа

Рабочая полоса пропускания от 0 Гц до 17 МГц

4. Применение осциллографа для измерения параметров сигналов

Определим амплитуду сигнала (в вольтах) из соотношения (8)

где – коэффициент отклонения, В/дел; – размер амплитуды, в делениях

Относительную погрешность измерения амплитуды найдём по формуле (9)

где – относительная погрешность коэффициента отклонения, – относительная погрешность нелинейности вертикального отклонения, – относительная визуальная погрешность

Визуальную погрешность найдём по формуле (10)

где – размер изображения амплитуды, в делениях; – абсолютная погрешность оценки

Длительность временных параметров вычислим по формуле (11)

где – коэффициент развёртки, С/дел; – размер измеряемого параметра в делениях

Относительную погрешность измерения временных параметров найдём по формуле (12)

где – относительная погрешность коэффициента развертки, – относительная погрешность нелинейности развертки, – относительная визуальная погрешность измерения длительности

Визуальная погрешность измерения длительности:

где – размер измеряемого изображения по горизонтали, в делениях; – абсолютная погрешность оценки

Вывод: В ходе проведения данной лабораторной работы были исследованы метрологические характеристики осциллографа и временные параметры электрических сигналов различной формы. Также были определены основные погрешности коэффициентов отклонений и коэффициентов развертки путём сравнения номинальных значений коэффициентов, устанавливаемых на осциллографе, с их действительными значениями, найденными экспериментально.

В случае коэффициентов отклонений в первом случае мы получили 1.01 %, что входит в допустимое значение погрешностей по паспорту осциллографа GOS-620, что составляет 3%, но при втором измерении было получено значение – 3,66%. Полученное расхождение можно аргументировать износом установки. При определении коэффициентов развёртки в двух измерениях была получена погрешность, равная 0%, что также входит в допустимое значение.

Также были определены характеристики нелинейных искажений изображения. Нелинейности амплитудной характеристики и развёртки составляют 0%, что говорит нам о исправности осциллографа GOS-620.

На основании изображений синусоидального сигнала, подаваемого на осциллограф, были найдены АЧХ сигналов для областей верхних и нижних частот и построен график АЧХ, была определена полоса пропускания: (0; 17000) кГц.

Осциллограф был применен для измерения параметров синусоидального сигнала, с использованием которых вместе с коэффициентами отклонения и развертки были рассчитаны соответственно амплитуда сигнала (10 В) и длительность временных параметров сигнала (1 с). Также были рассчитаны погрешности измерений этих параметров (относительная погрешность измерения амплитуды = 3,68 %, относительная погрешность измерения периода = 1,6 %).

Все результаты исследования показывают исключительную точность осциллографа GOS-620 и широкий диапазон частот, особенно в области нижних частот.

Протокол: