Калибровка каналов вертикального и горизнтального отклонения

Во всех осциллографах есть встраиваемая мера – это калибратор амплитуды и длительности. С него подаётся образцовый сигнал на вход канала Y для:

1. Поверки его работоспособности;

2. Его аттестации и калибровки.

Калибровка осциллографа проводится отдельно по каждому каналу:

- калибровка канала вертикального отклонения проводится по амплитуде образцового сигнала, в единицах напряжения;

- калибровка канала горизонтального отклонения проводится по периоду образцового сигнала, в единицах времени.

Калибровать каналы можно как для всего диапазона значений коэффициентов отклонений и развёртки: « » и « » (это проводится при аттестации осциллографа в целом), так и только для используемых его значений. (Это делается при оценке точности самого измерения. Погрешность измерения в этом случае

13

усилитель - ограничитель (УО), для формирования импульсов подсветки, а также устройство управления яркостью луча (УУЯЛ). Сигнал с его выхода поступает на модулятор ЭЛТ.

Сигнал формируемый в канале Z определяет яркостные градации отображаемого сигнала. Если на его вход "Bx.Z" не подается внешний сигнал, то яркость луча в процессе измерения остается постоянной. При подаче на внешний вход "Bx.Z" периодического сигнала в канале Z формируется, согласно частоте внешнего сигнала, световая шкала меток времени.

Калибратор амплитуды и длительности (К) включается в состав осциллографа как встроенная мера, формирующая образцовый сигнал по которому настраиваются каналы Y и X. Сигнал калибратора выводится на переднюю панель осциллографа и с помощью соединительного кабеля может быть подан на вход канала Y.

Каналы осциллографа Y, X и Z включаются в схему измерения, исходя из используемого способа измерения. В общем случае на вход канала Y подается измеряемый сигнал. На входы каналов X и Z - вспомогательные сигналы. Сигнал, формируемый в канале X, определяет вид преобразования входного сигнала. В режиме линейной развертки в канале X формируется линейно изменяющийся пилообразный сигнал, и сигнал, подаваемый на вход Y, отображается на экране осциллографа без изменения своей формы. Он представляет собой временную зависимость (t) в декартовой системе координат. В режиме усиления внутренний генератор развертки в канале X отключен. Канал X работает в режиме усиления входного сигнала. Сигнал, подаваемый на вход Y, отображается на экране осциллографа преобразованным, согласно зависимости ( ). Это может быть параметрическая зависимость, эллипс или фигуры Лиссажу.

Основными характеристиками осциллографа являются:

• диапазон измеряемых напряжений;

• диапазон измеряемых интервалов времени;

• полоса пропускаемых частот (канал Y);

• диапазон значений коэффициента отклонений; - диапазон значений коэффициента развертки;

12

Табл.1

№ бригады	Параметры синусоидального сигнала
	U1(В)	f1(кГц)	U2(В)	f2(кГц)	U3(В)	f3(Гц)
1	0.10	0.25	1.00	5.00	10.00	100
2	0.25	0.50	2.50	2.50	5.00	200
3	050	1.00	2.00	2.00	4.00	300
4	0.75	1.25	1.00	1.50	2.00	400
5	1.00	1.50	0.75	1.25	0.50	500
6	2.50	2.00	0.50	1.00	0.25	600
7	5.00	2.50	0.25	0.50	1.00	700
8	10.00	5.00	1.00	0.25	0.10	800

Табл.2

№ измерений	Исх. данные	Измеренные данные		Расчетные значения напряжения		Погрешность измерений
	Uг (В)	Hу (дел)	mу (В/дел)	Um	U	∆ U	δ U
1
2
3

3. Измерить с помощью осциллографа период и частоту синусоидального сигнала (режим линейной калиброванной развертки) для чего:

- подсчитать количество делений «H_x» по горизонтали, соответствующее периоду синусоидального сигнала;

- занести в табл.3 значения «H_x», «m_x» и «f_г».

- произвести расчет периода «T_x» и частоты синусоидального сигнала «f_x» по формулам:

5

T_x = m_x ∙ H_x

- определить погрешность измерений по формулам:

• абсолютной ∆ f = f ─ f_г ;

• относительной %

Полученные результаты занести в табл.3.

Табл.3

№ измерений	Исходные данные	Измеренные данные		Расчетные значения		Погрешность измерений
	fг (кГц)	Hx (дел)	mx (мс/дел)	Т	f	δf	∆ f
1
2
3

2. Калибровка используемых каналов измерения по встроенному в осциллограф калибратору амплитуды и длительности.

   1. С помощью ручек осциллографа «Вольт/деление» и «Время/деление» выставляем параметры используемых нами каналов Y и X:

- значения «m_у» и «m_x» (Значения «m_у» и «m_x» берем из табл.2 и табл.3).

7.2.2. На калибруемый канал измерения подаем с калибратора образцовый сигнал, для чего:

- выход калибратора подсоединяем ко входу канала Y;

- переключателем «Ω 2 кГц» подаем на вход канала Y с калибратора прямоугольные импульсы частотой 2 кГц.

На экране осциллографа появляется сигнал следующего вида (рис.2):

6

нажатии специальной кнопки, формируя однократное пилообразное напряжение.

В канале X имеется также усилитель горизонтального отклонения (УГО), который может работать в двух режимах: режиме линейной развертки и в режиме усиления входного сигнала. Выбор режима работы усилителя определяется положением переключателя (П). С помощью переключателя (П) вход усилителя (УГО) присоединяется к выходу генератора развертки, тогда усилитель работает в режиме линейной развертки, или к зажимам "Вх.Х", тогда усилитель работает в режиме усиления входного сигнала. Выходное двухфазное напряжение с усилителя поступает на пластины X.

Канал Z служит для управления яркостью луча ЭЛТ. Он содержит

Рис.3

11

вертикального отклонения), на выходе которого вырабатывается симметричный противофазный сигнал, поступающий на две вертикально отклоняющие пластины Y.

Канал X управляет горизонтальным отклонением луча. Одновременное воздействие двух напряжений " " и " " на электронный луч трубки и вызывает появление осциллограммы, отображающей зависимость = f ( ). Напряжение называют развертывающим, а канал X - каналом развертки. Главным узлом канала X является генератор развертки (ГР), вырабатывающий линейно изменяющее пилообразное напряжение, пропорциональное времени ( = mt). Для управления частотой развертывающего напряжения используется напряжение синхронизации, поступающее через схему синхронизации (СС) и формирующее устройство (ФУ). Это напряжение может формироваться из входного сигнала - режим внутренней синхронизации, из внешнего сигнала - режим внешней синхронизации и из напряжения сети - режим синхронизации от сети. Режим синхронизации определяется пользователем.

Как правило, в осциллографе используется три режима работы генератора развертки: автоколебательный, ждущий и режим одиночного запуска.

В автоколебательном режиме генератор развёртки работает непрерывно. Его период синхронизируется периодом сигнала, поступающего на схему синхронизации.

В ждущем режиме генератор развертки находится в состоянии готовности к рабочему ходу. Запускается генератор развертки только при поступлении импульсов синхронизации, формируемых в режиме внутренней или внешней синхронизации из проходящих импульсов. Каждый рабочий ход развертки начинается с приходом синхронизирующего импульса.

В режиме одиночного запуска генератор развертки находится в состоянии готовности к рабочему ходу. Запускается генератор развертки одиночным импульсом с последующей блокировкой при

10

Рис.2

2. Калибровка канала вертикального отклонения:

- по осциллограмме для выставленного значения «m_у» определяем значение H_у;

- по полученным данным рассчитываем значение сигнала U_x:

U_x = m_у ∙ H_у

- сравниваем измеренное значение U_x с образцовым значением U₀ и определяем погрешность калибровки:

∆U = U_x ─ U₀

%

- полученные экспериментальные и расчетные значения заносим в табл.4.

Табл.4

№ измерения	Исходные данные		Измеренные значения	Расчетные значения	Погрешность калибровки
	U0	mу	Hу	Ux	∆U	δU
1
2
3

7

3. Калибровка канала горизонтального откланения:

- по осциллограмме для выставленного значения «m_x» определяем значение «H_x»;

- по полученным данным рассчитываем период сигнала T_x:

T_x = m_x ∙ H_x

- сравниваем измеренное значение T_x с образцовым значением

T₀=0,5 мс и определяем погрешность калибровки:

∆T = T_x ─ T₀

%

- полученные экспериментальные и расчетные значения заносим в табл.5

Табл.5

№ измерения	Исходные данные		Измеренные значения	Расчетные значения	Погрешность калибровки
	T0	mx	Hx	Tx	∆T	δT
1
2
3

3. Оценка проведенных измерений:

- класс точности генератора низкой частоты – F_2,0 U_2,5. если погрешности измерений укладываются в эти значения – измерения корректны;

- погрешность измерений не должна превосходить максимальную более чем на 5% (точность настройки осциллографа – 5%):

δU_max = δU_калибр + δU_г

δT_max = δT_калибр + δT_г

8

- если «δU» и «δT» при калибровке превышают 5%, то осциллограф нуждается в настройке;

- если «δU» и «δT» при измерении превышают более, чем на 5%, значения погрешностей, определенные при калибровке осциллографа, то измерения сделаны некачественно;

- нужно оценить свои измерения, сравнив погрешности измерений, калибровки и генератора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1