3.9. Что такое вариация показаний аналогового прибора и как можно ее оценить?

Вариация показаний измерительного прибора - разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе "справа" и подходе "слева" к этой точке. Вариация по-казаний представляет собой алгебраическую разность наибольшего и наименьшего результатов при многократном измерении одной и той же величины в неизменных условиях. Вариация характеризует нестабильность показаний измерительного прибора.

Лабораторная № 3.

1.Назначение электронно-лучевого осциллографа.

Осциллографы применяются для визуального наблюдения и измерения параметров периодических и импульсных электрических сигналов в широком диапазоне частот.

2. Принцип получения осциллограммы на экране аналогового осциллографа.

Если на вертикально отклоняющие платины “У” электронно-лучевой трубки подать переменное напряжение, то электронный луч начнет колебаться в вертикальном направлении и оставит на экране трубки светящуюся вертикальную линию. Если же переменное напряжение подать только на горизонтально отклоняющие пластины “Х”, то на экране получится горизонтальная светящаяся линия. Смотрим, что получается, если на обе пары пластин подавать два синусоидальных напряжения, в качестве источников синусоидальных напряжений можно взять напряжение из сети частотой 50 Гц или напряжение от звукового генератора любой частоты в звуковом диапазоне приблизительно до 20 кГц. Возьмем для простоты два синусоидальных колебания одинаковой частоты и одинаковой амплитуды и методом графического построения найдем форму осциллограммы. Принцип построения виден из чертежа (рис.3).Итак, если синусоидальные напряжения совпадают по частоте и по фазе, то на экране получается неподвижная прямая линия. Методом графического построения легко рассмотреть, что получится на экране осциллографа, если эти напряжения сдвинуть по фазе на любой угол. В общем случае будет наблюдаться эллипс, при сдвиге фаз ,  и т.д. – окружность, а при 0, ,  и т.д. – прямая. Математически это выражается системой уравнений:

Исключив из приведенных уравнений время t, получим:

В общем случае это выражение есть уравнение эллипса, а в частном – окружности и прямой.

3. Структурная схема аналогового осциллографа.

5. Режимы работы генератора развертки.

Для получения осциллограммы, изображающей зависимость исследуемого напряжения от времени , вспомогательное напряжение U_x должно быть пропорционально времени. При этом электронный луч, отклонясь в вертикальном направлении в соответствии с законом исследуемого напряжения, одновременно будет двигаться равномерно вдоль экрана. Значит, напряжение U_x развертки должно сравнительно медленно возрастать в течении некоторого времени, а затем мгновенно падать до нуля. график такого напряжения по форме напоминает зубцы пилы, поэтому это напряжение называется пилообразным. Реально пилообразное напряжение получают путем чередующихся между собой зарядки (время t₁) и разрядки (время t₂) конденсатора.

Очевидно, что при равенстве периодов исследуемого напряжения T_n и развертки T_p на экране получится один период исследуемого напряжения . При T_p=nT_n (n – целое число) осциллограмма будет представлять собой кривую из n периодов исследуемого напряжения. При незначительном нарушении этого условия осциллограмма начнет двигаться либо вправо (T_n >T_p) либо влево (T_n<T_p) вдоль оси х.

Таким образом, для получения временной осциллограммы надо на вертикально отклоняющие пластины трубки подавать исследуемое напряжение, а на горизонтально отклоняющие пластины – пилообразное напряжение. Частоты этих напряжений между собой должны быть равными или отличаться друг от друга в целое число раз.

Генератор развертки может работать в различных режимах. Надо помнить, что для наблюдения периодических синусоидальных напряжений, служит непрерывная, или как ее называют иначе, автоколебательная развертка. Процессы же переходные, повторяющиеся через неодинаковые промежутки времени или имеющие вид очень коротких периодических импульсов (или однократных импульсов), не удается исследовать визуально при помощи повторяющейся пилообразной развертки.