5.5. Расчет суммарной погрешности измерения осциллографа

В соответствии с рекомендациями ГОСТ 22737 погрешность измерения амплитуды импульсов прямоугольной формы длительностью не менее времени установления ПХ осциллографа определяют по:

• погрешности коэффициента отклонения (δ_ко) или погрешности измерения напряжения (статической) (δ_u)$

• неравномерности ПХ (δ_н);

• визуальной погрешности, состоящей из погрешности при совмещении линии с рисками шкалы и равной 1/5 ширины линии, и погрешности отсчета положения линии относительно делений шкалы и равной 1/3 ширины линии (δ_{виз U})

Значение визуальной погрешности для осциллографов, у которых измерение параметров сигнала производится с использованием колиброванной шкалы, определяют по следующей формуле в %

где b – ширина линии луча, мм; h – размер изображения, мм

Погрешность измерения амплитуды импульсов прямоугольной формы рассчитывают по формуле

или

Погрешность измерения длительности импульсов прямоугольной формы определяют по:

• погрешности коэффициента развертки (δ_к.р) или погрешности измерения временных импульсов (δ_т);

• погрешности, вызванной неточностью определения уровня 0,5 амплитуды (δ_0,5U), равной

=

где b – ширина линии, мм; h – размер изображения по вертикали, мм;

α₁ – угол, образованный фронтом импульса и вертикальной линией шкалы, град;

α₂ – угол, образованный спадом импульса и вертикальной линией шкалы, град;

δ_виз.т – визуальная погрешность, равная в %

,

где l – размер изображения по уровню 0,5 мм

Погрешность измерения длительности импульса прямоугольной формы рассчитывают по формуле

или

6. Измерение параметров спектра радиосигналов

Наиболее информативным и более чувствительным является анализ спектральных характеристик сигналов. Особенно важным является знание спектрального состава сигнала при испытаниях технических средств по требованиям электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры.

6.1. Характеристики спектра радиосигналов

Преобразование Фурье позволяет представить сложный процесс множеством простейших компонентов: гармонических колебаний, собственных функций линейных систем с постоянными коэффициентами. Совокупность амплитуд (плотностей, амплитуд для апериодических процессов) и начальных фаз, привязанных к началу отсчета (t = 0), всех частотных компонентов процесса f(t) называют спектральной функцией S(w)

Спектральную функцию S(w) находят прямым преобразованием Фурье:

Спектральная функция – функционал всего закончившегося процесса, а в практических исследованиях изучают незакончившиеся во времени измерений процессы. Для устранения этого несоответствия было введено понятие текущего частичного спектра,

(5.2)

характеризующего процесс в пределах … τ, прерываемый в момент τ. Произведем в предыдущей формуле замену вида . Тогда

(5.3)

где (5.4) – модуль текущего частотного спектра;

(5.5) – начальные фазыаргумента текущего спектра.

(5.6)

Косинусная и синусная составляющие частотного спектра, которые представляют собой совокупность коэффициентов а_к и в_к преобразования Фурье, которые на интервале , имеют вид:

(5.7)

Таким образом, любой детерминированный сигнал можно разложить на конечное число гармоник с частотами k_f0 = k/T, амплитудной и фазой .

На практике наиболее часто требуется знание спектра |S(w)_Т|². Вклад |С_к|² в среднюю мощность на частоте k_f0 называется интенсивностью сигнала на этой частоте, а график величины |С_к|² в зависимости от к называется линейчатым спектром Фурье, пример которого приведен на рис. 5.1

Рис. 5.15.

Таким образом, спектр сигнала характеризуется частотой, амплитудой и фазой его составляющих, которые и требуется измерить. Кроме перечисленных основных характеристик спектр сигналов характеризуется формой и шириной. В ряде случаев эти последние характеристики достаточны для описания спектра сигнала.

Анализаторы спектра можно классифицировать по следующим признакам:

• по способу анализа – последовательные, одновременные (параллельные) и смешанные;

• по типу индикаторного устройства;

• по диапазону частот – низкочастотные, высокочастотные, сверх высокочастотные и широкодиапазонные.