Московский государственный технический университет

имени Н. Э. Баумана

Учебное пособие по курсу «Метрология и радиоизмерения»

Г.Н. Кобызев, В.Л. Хандамиров

Электронный осциллограф

Издательство МГТУ имени Н. Э. Баумана

2004

Электронный осциллограф

Г.Н. Кобызев, В.Л. Хандамиров

Учебное пособие по курсу «Метрология и радиоизмерения»

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются принципы проведения измерений с помощью электронного осциллографа. Приводится структурная схема, дается описание основных характеристик прибора. Дана методика расчета предельных погрешностей измерения напряжения и временных параметров сигнала. Даются методические указания по выполнению лабораторной работы студентами 2‑го курс, сформулированы требования к отчету.

Введение

Измерения с помощью осциллографа отличаются простотой и наглядностью. При визуальном наблюдении исследуемого сигнала на экране можно измерять мгновенные параметры сигнала, что не обе­спечивают стрелочные и другие электронные приборы.

Электронные осциллографы по своему назначению и устройству подразделяются на осциллографы общего применения, скоростные, запоминающие, многолучевые, универсальные, стробоскопические, специальные, цифровые. В данной работе измерения параметров сиг­налов проводятся с помощью универсального осциллографа. При ис­пользовании такого осциллографа могут быть исследованы электри­ческие процессы и измерены временные интервалы от де­сятых долей микросекунды до сотен миллисекунд при амплитудах из­меряемых сигналов от десятков милливольт до десятков вольт.

Электронно-лучевой осциллограф, как и все измерительные приборы и меры, характеризуется наибольшими допустимыми основны­ми погрешностями. В техническом описании осциллографа приводят­ся погрешности измерения величин амплитуд и временных интервалов сигналов. Они ха­рактеризуют серию приборов данного типа, хотя для конкретного прибора погрешность измерений может быть и значительно меньше.

При измерениях эпюру исследуемого сигнала всегда следует размещать в рабочей части экрана, указанной в техническом описа­нии. В этом случае погрешность измерения не будет выходить за ука­занные в описании пределы. С этой целью калиброванные коэффици­енты отклонения по вертикали и горизонтали подбираются таким об­разом, чтобы размеры эпюры были максимальными в пределах рабочей части экрана.

При работе с осциллографом различают измерения и наблюдения. Если параметры сигналов не укладываются в диапазон параметров, измерение которых предусмотрено в техническом описании, то резуль­таты не считаются измерениями, а рассматриваются лишь как наблю­дения.

Содержание лабораторной работы

Цель работы

Измерение параметров сигналов импульсного генератора и оценка точности измерения этих параметров.

Порядок выполнения работы

1. Нарисовать структурную схему универсального осциллографа.

2. Ознакомиться с техническим описанием используемого в работе осциллографа. Выписать следующие основные его технические характеристики.

2.1. Амплитудный и временной диапазон исследуемых сигналов.

2.2. Нормальные условия эксплуатации.

2.3. Класс точности.

2.4. Размер рабочей части экрана.

2.5. Ширина линии луча.

2.6. Пределы допускаемого значения основной относительной погрешности коэффициентов отклонения.

2.7. Время нарастания переходной характеристики каждого канала вертикального отклонения.

2.8. Время установления переходной характеристики каждого канала вертикального отклонения.

2.9. Пределы допускаемого значения основной относительной погрешности коэффициентов развёртки.

2.10. Пределы допускаемого значения относительной погрешности амплитуды и частоты импульсов калибратора.

3. В соответствии с инструкцией по эксплуатации подготовить осциллограф к работе.

4. Измерить параметры синхроимпульса генератора импульсов:

- амплитуду синхроимпульса,

- длительность синхроимпульса по уровню напряжения 0,1; 0,5; 0,9.

- длительность переднего и заднего фронтов.

Перед проведением измерений установить режим внутренней синхронизации осциллографа. Осциллограммы, наблюдаемые на экране, развернуть на экране осциллографа таким образом, чтобы точность измерения соответствующих параметров была мы максимальной.

Изобразить на миллиметровке или на листе с координатной сеткой осциллограммы, используемые для измерений, При этом изображается масштабная сетка осциллографа, ограничен­ная размерами экрана. На эту сетку наносится соответствующая осциллограмма. Одно большое деление сетки должно быть не менее большого деления миллиметровки или двух клеток листа в клеточку. На изображаемых осциллограммах отмечаются измеренные интервалы.

Записать масштабы координатной сетки экрана осцил­лографа:

- по вертикали "вольт/деление",

- по горизонтали "время/деление".

Записать в делениях измеренные параметры сигнала:

- амплитуду,

- длительность импульса по уровню 0,1; 0,5; 0,9.

- длительность переднего и заднего фронтов.

5. По результатам измерений п.4 вычислить следующие параметры импульса:

- амплитуду,

- длительность импульса по уровням напряжения 0,1; 0,5; 0,9,

- длительность переднего и заднего фронтов,

- суммарную длительность переднего и заднего фронтов,

- суммарную длительность переднего и заднего фронтов, полученную косвенно, как разность длительностей импульса по уровням 0,1 и 0,9.

6. Сопоставить результаты измерений суммарной длительности переднего и заднего фронтов импульса, полученную двумя вышеуказанными методами.

7. Измерить параметры выходного импульса минимальной длительности генератора импульсов. Для этого установить минимальную длительность выходного импульса генератора с помощью соответствующего регулятора. Перед проведением измерений установить режим внешней синхронизации осциллографа. Результаты измерений представляются в том же виде, что и в п.4, 5, 6.

8. Рассчитать погрешности всех измеренных параметров по методике изложенной в теоретической части проведения измерений с помощью осциллографа.

9.Оформить отчет в соответствии с приложением 1