На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Осциллографические измерения

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 30.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


                                      Министерство образования и науки Украины
                           Севастопольский национальный технический  университет   
 

                                                                                                                   Кафедра СПЭМС 

                                                                       РЕФЕРАТ
                                                   Осциллографические измерения    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                  

                                                                                                                   Выполнил:
                                                                                                                   студент группы Э-22д
                                                                                                                   Шулумей Д.А.
                                                                                                                   Проверил:
                                                                                                                   к.т.н., доцент Матвеев Ю.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                   Севастополь
                                                                          2010
                                                            СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………………………………3
Структурная схема  универсального осциллографа……………………………………….…..3
Техника осциллографических измерений……………………………………………………..5
Измерение напряжения, тока и мощности…………………………………………………….8
Измерение амплитуд сигналов………………………………………………………………..12
Погрешности осциллографических измерений……………………………………………...13
Заключение……………………………………………………………………………………..14
Библиографический список…………………………………………………………………...15 
 
 

                                                                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                   ВВЕДЕНИЕ 

Основным и  наиболее широко применяемым прибором для исследования формы напряжения служит электронный осциллограф — прибор для визуального наблюдения электрических сигналов, а также измерения их параметров с использованием средства отображения формы сигналов. Он отличается высокой чувствительностью, большим входным сопротивлением, пренебрежимо малой инерционностью и универсальностью. Доминирующее положение занимают электронно-лучевые осциллографы, выполняемые на основе электронно-лучевой трубки. В последнее время появились цифровые осциллографы.
Электронно-лучевые  осциллографы (универсальные) классифицируют по следующим признакам: количеству одновременно исследуемых сигналов для исследования одного или нескольких сигналов; ширине полосы пропускания канала сигнала, определяемой нижней и верхней граничными частотами; точности воспроизведения формы напряжения сигнала, точности измерения интервалов времени и пиковых значений напряжения (четыре класса точности); условиями эксплуатации. 

             СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УНИВЕРСАЛЬНОГО ОСЦИЛЛОГРАФА 

Рассмотрим обобщенную структурную схему универсального осциллографа (рис. 1). В осциллографе кроме ЭЛТ можно выделить следующие функциональные блоки: каналы вертикального и горизонтального отклонений, устройство синхронизации и запуска развертки, канал модуляции луча, вспомогательные устройства, источник питания.
Канал вертикального отклонения (Y) определяет основные качественные характеристики осциллографа и включает входное устройство, предварительный усилитель, линию задержки и оконечный усилитель. Входная цепь служит для регулировки входного сигнала по амплитуде, которая осуществляется широкополосным дискретным аттенюатором, проградуированным в значениях коэффициента отклонения. Во входной цепи предусматривают также коммутируемый разделительный конденсатор, позволяющий при необходимости исключить подачу на вход осциллографа постоянной составляющей исследуемого сигнала («закрытый» вход).
Предварительный усилитель выполняет следующие  функции: усиление сигнала и преобразование его из несимметричного в симметричный относительно общего провода, плавную регулировку коэффициента отклонения и изменение постоянной составляющей сигнала, подаваемого на ЭЛТ. Последнее необходимо для регулировки положения изображения по вертикали. В современных моделях широко используется дифференциальный предварительный усилитель с двумя входами. При этом на экране ЭЛТ отображается разность сигналов, поданных на входы.
Линия задержки обеспечивает небольшой временной  сдвиг сигнала на пластинах ЭЛТ относительно начала развертки, что важно для ждущего режима. Оконечный усилитель обеспечивает увеличение амплитуды сигнала, до значения, достаточного для отклонения луча в пределах экрана, а также согласование входного сопротивления отклоняющих пластин ЭЛТ с выходным сопротивлением предварительного усилителя и линии задержки
                            
                                                                                   
                                      
 
 
 
 
 
 
 

                                       Рис.1. Структурная схема универсального осциллографа
Канал горизонтального  отклонения (X) включает генератор развертки и оконечный усилитель. Как правило, генератор развертки имеет три режима работы: автоколебательный (непрерывная линейная развертка), ждущий и режим однократного запуска. Период развертки регулируется дискретно и плавно. Генератор развертки может быть отключен; при этом развертка производится внешним сигналом, подаваемым на вход канала X. Назначение усилителя X то же, что и оконечного усилителя Y, однако в нем предусматривается дискретное изменение коэффициента усиления для режима растяжки.
Устройство  синхронизации и  запуска развертки  предназначено для управления генератором развертки и обеспечивает кратность периодов сигнала и развертки. Для получения неподвижного изображения начало развертки должно быть связано с одной и той же характерной точкой сигнала (фронтом, максимумом и пр.). Процесс привязки развертки к характерным точкам сигнала называют синхронизацией в автоколебательном режиме и запуском — в ждущем. Синхронизация и запуск развертки производятся специальным синхроимпульсом, подаваемым на генератор из устройства синхронизации. Различают два режима синхронизации: внутреннюю и внешнюю. При внутренней синхронизации синхроимпульсы вырабатывают из усиленного входного сигнала до его задержки. При внешней — сигнал синхронизации подают на специальный вход осциллографа от внешнего источника. Например, в стандартных генераторах импульсов вырабатываются синхроимпульсы, относительно которых выходной сигнал может быть сдвинут с помощью регулируемой задержки. При изучении прохождения импульсов через какое-либо устройство регулировка задержки на генераторе при внешней синхронизации позволяет перемещать импульс на экране осциллографа по горизонтальной координате в удобное для наблюдения место.
Канал модуляций луча по яркости (Z), основное назначение которого — подсветка прямого хода развертки. Постоянное напряжение на модуляторе ЭЛТ выбирают на уровне запирания трубки. В генераторе развертки вырабатывается специальный прямоугольный импульс подсвета, равный длительности прямого хода развертки. Для равномерной яркости изображения импульс подсвета должен иметь плоскую вершину. Необходимо также обеспечить малую длительность фронта и спада импульса. Для формирования напряжения, поступающего на модулятор, служит усилитель Z, имеющий также дополнительный вход. Это дает возможность модуляции изображения по яркости внешним сигналом. Канал Z используется также для создания яркостной отметки в осциллографах с двойной разверткой.
Вспомогательные устройства осциллографа включают калибраторы и электронный коммутатор каналов. Калибраторы, встроенные в осциллограф, служат для точней установки коэффициентов отклонения и развертки непосредственно перед измерениями. Они представляют собой отдельные генераторы сигналов с точно известными амплитудой и частотой. Для калибровки оси У используют постоянные напряжения обеих полярностей (иногда плавно регулируемые) и напряжения в виде меандра. Масштаб по оси X обычно устанавливают по синусоидальному напряжению, стабилизированному, кварцем.  
Электронные коммутаторы, входящие в канал У некоторых  осциллографов, позволяют наблюдать на экране несколько синхронных процессов (имеющих строго кратные периоды повторения). Такой осциллограф называется многоканальным и имеет несколько входов, подключаемых к усилителю У с частотой развертки. В этом случае на каждом ходе развертки образуется изображение одного из входных сигналов (поочередный режим). Для медленных разверток такой режим работы коммутатора неудобен из-за мелькания изображений. Для этого случая используется прерывистый режим работы коммутатора: переключение его происходит с большой частотой. Изображение на экране образуется в виде отдельных: черточек, соответствующих каждому сигналу. За счет несинхронности частоты переключения и частоты развертки при каждом ходе развертки эти черточки смещаются по траектории, повторяющей форму сигнала, и благодаря инерционности зрения воспринимаются как слитное изображение. Как правило, электронные коммутаторы предусматривают несколько режимов работы канала У: наблюдение каждого из сигналов отдельно, одновременное наблюдение сигналов, сложение сигналов.
Источник  питания осциллографа обычно состоит из двух частей: высоковольтного, выдающего  необходимые напряжения для питания электродов ЭЛТ, и низковольтного — для питания остальных узлов осциллографа.
                              ТЕХНИКА ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерение амплитуды  напряжения и временных интервалов — основные процессы, выполняемые с помощью осциллографа. Для отсчета значений этих величин применяют метод калиброванных шкал, компенсационный и метод сравнения.
Метод калиброванных шкал применяют для измерения параметров сигнала на прямоугольной шкале — сетке, имеющей равноотстоящие вертикальные и горизонтальные линии. Как правило, предусматривается регулируемая'подсветка шкалы, улучшающая условия измерения. Размеры шкалы согласованы с рабочей площадью экрана ЭЛТ; коэффициенты отклонения и развертки (масштабные коэффициенты) приводятся по отношению к делению шкалы. Процесс измерения заключается в подсчете числа делений шкалы, укладывающихся в интересующий интервал. Перевод в значения напряжения и длительности осуществляется домножением измеренной величины на масштабный коэффициент (с учетом множителя растяжки).
Для достижения минимальных погрешностей нужно  стремиться к тому, чтобы изображение  исследуемого сигнала занимало 80— 90% рабочей площади экрана. В этом случае можно уменьшить погрешность измерений в 1,5—2 раза по сравнению с паспортной погрешностью используемого, осциллографа.
Для успешного  применения метода калиброванных шкал перед измерениями следует произвести калибровку осциллографа, т. е. проверку значений масштабных коэффициентов, и  при необходимости — их корректировку.
Сигналы от калибраторов осциллографа подают на вход канала У. Размеры изображения сравнивают с установленным масштабом. Если наблюдается расхождение между точно известными параметрами калибрационных сигналов и измеренными по шкале, то с помощью плавных регулировок усиления канала У и длительности развертки устанавливают необходимое соответствие.
Метод калиброванных  шкал является основным методом измерений для большинства осциллографов; точность осциллографа обычно указывается применительно к данному методу.
Компенсационный метод позволяет увеличить точность измерения и применяется в осциллографах, содержащих усилитель У с дифференциальными входами и генератор двойной развертки: Сущность метода состоит в компенсации измеряемой величины образцовой. При этом изображение на экране используется как нуль-индикатор. Выигрыш в точности здесь достигается исключением большинства погрешностей, связанных с нелинейностью отклонения и развертки, геометрическими искажениями ЭЛТ, параллаксом, дискретностью шкалы и пр.
Измерение амплитуд компенсационным методом производят в осциллографах с дифференциальными  входами. На второй (инвертирующий) вход подают постоянное (опорное) напряжение от плавно регулируемого источника. Это может быть калибратор" осциллографа или внешний источник, параметры которого известны или могут быть измерены (например, с помощью цифрового вольтметра). Изменением опорного напряжения производят совмещение минимального уровня сигнала с какой-либо горизонтальной риской шкалы. Значение опорного напряжения фиксируют. Затем совмещают с этой же риской максимальный уровень сигнала. Разность в значениях опорного напряжения равна амплитуде сигнала.
Компенсационный метод измерения длительности реализуют  в осциллографах с двойной  разверткой. При этом используют калиброванную задержку второй развертки. Осциллограф устанавливают в режим работы с задержанной разверткой и регулировкой задержки, передний фронт сигнала совмещают с вертикальной риской шкалы. Затем производят совмещение заднего фронта сигнала с этой же риской. Разность значений задержки в том и другом случаях равна длительности импульса.
Метод сравнения измеряемой величины с образцовой реализован в осциллографе С1-40. Для этого с помощью электронных коммутаторов на экране вместе с сигналом формируют две светящиеся точки, положение которых в пределах экрана может независимо регулироваться. Расстояние между точками по вертикали является образцовым для измерения напряжения, по горизонтали — для измерения длительности; значения образцовых величин считывают с органов регулировки положения точек. Процесс измерения заключается в совмещении точек с интересующим размером изображения. Таким образом, сравнение измеряемой и образцовой величин производят непосредственно на экране без использования шкалы. Это позволяет получить погрешность измерения не хуже 2%.
В качестве примера  использования метода калиброванных  шкал рассмотрим измерение параметров прямоугольных импульсов. Размер изображения импульса устанавливается так, чтобы его амплитуда занимала всю шкалу. При этом калибровка по оси Y может не соблюдаться. Затем производится отсчет длительностей фронта ?ф среза ?ср и длительности импульса ?и в делениях шкалы, причем ?ф и ?ср измеряют между уровнями  0,1 и 0,9, а ?ипо уровню 0,5. Для удобства измерений шкала осциллографа обычно имеет пунктирные линии, соответствующие отсчетным уровням. Пересчет в значения длительности осуществляется домножением на коэффициент развертки с учетом множителя растяжки. После установки калиброванного масштаба по оси У производится измерение амплитуды, а также величины выброса импульса.
Измерение коэффициента амплитудной модуляции производят путем отсчета максимального  и минимального размера изображения амплитудно-модулированного сигнала непосредственно в делениях шкалы. Расчет ведут по формуле: 

Иногда величины А и Б удобнее измерять при синусоидальной развертке. Для этого отключают генератор развертки, а на вход X подают модулирующее напряжение. На экране получается изображение в виде трапеции по которому и определяют величины А и Б, подставляемые в формулу (1).
Одним из интересных применений осциллографа является измерение вольт-амперных характеристик. Для этого используют схему, изображенную на рис.2 и предназначенную для наблюдения выходных характеристик транзисторов. Источником коллекторного напряжения является генератор пилообразного напряжения, которое служит также напряжением развертки.
Напряжение, пропорциональное току коллектора, выделяется на резисторе RK небольшой величины и подается на вход канала Y осциллографа. Ток базы задается генератором ступенчатого напряжения и резистором Rб. Параметры ступенчатого напряжения согласованы с периодом изменения напряжения коллектора так, чтобы на каждом ходе развертки высвечивалась характеристика, соответствующая одному значе-
нию тока базы. Таким  образом, на экране получается изображение  семейства выходных характеристик  транзистора. Масштаб изображения определяется путем предварительной калибровки каналов X и У. В некоторых специальных осциллографах (например, С1-Ш) предусмотрены сменные блоки для измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов различного вида. 

                       ИЗМЕРЕНИЕ  НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА  И  МОЩНОСТИ 
 

Измерение напряжения. Даже если в ЭЛО нет калибратора напряжения, его все равно можно использовать в качестве вольтметра, предварительно откалибровав масштабную сетку. При этом можно измерять любое мгновенное значение напряжения.
Блок-схема калибровки приведена на рис.3. Источником гармонического сигнала может быть как плавно регулируемое напряжение сети, так и напряжение звукового генератора. Контролировать напряжение можно любым ламповым вольтметром; лучше использовать вольтметр типа ВЭ-20, который имеет широкий диапазон измерения напряжений.
Калибровку масштабной сетки производят в следующем  порядке. Установив в какое-либо определенное положение потенциометр регулировки усиления канала У, на вход ЭЛО от генератора подают такое напряжение, которое отклонит луч на одну клетку масштабной сетки вверх и вниз (всего на две клетки). Измерив величину этого напряжения вольтметром, изменяют сигнал генератора настолько, чтобы луч отклонился вверх и вниз на две клетки (всего на четыре), снова отмечают величину соответствующего напряжения и т. д. Такую градуировку следует делать примерно в пределах диаметра ЭЛТ.
Полученные данные наносят на масштабную сетку или  составляют график зависимости величины отклонения луча (в одну сторону) от измеренного напряжения. Важно обратить внимание на следующие особенности. Перед началом измерения луч ЭЛТ должен быть хорошо сфокусирован и 
 

                 Рис.3. Блок-схема калибровки масштабной сетки ЭЛТ
находиться в  центре экрана. Не следует забывать, что на экране ЭЛТ виден полный размах калибровочного напряжения, а  показания вольтметра соответствуют отклонению луча лишь в одну сторону от центра. При калибровке развертку ЭЛО можно и не включать.
Поскольку шкалы  индикаторов вольтметров обычно градуируют в действующих значениях, а в дальнейшем предполагается измерять мгновенные или амплитудные значения напряжения, то подготовляемую сетку (график) следует сразу же пересчитать в амплитудные значения. Если предстоит измерять напряжение синусоидальной формы, то калибровку можно оставить в действующих значениях, но отсчеты по масштабной сетке снимать лишь те, которые соответствуют одинарной амплитуде измеряемого напряжения.
Ошибка измерения  в этом случае определяется погрешностью самого вольтметра (около ±3%), точностью  определения линейных размеров осциллограммы  и диаметром луча ЭЛТ. Таким образом, общая погрешность измерения  напряжений может достигнуть величины ±7%. Особое внимание следует обратить на фиксацию положения масштабной сетки — это относится ко всем случаям ее применения.
Указанные графики  изготовляются для нескольких определенных значений усиления канала У. Аналогичным же образом изготовляют сетку (график) и для измерения напряжений, подаваемых на пластины ЭЛТ непосредственно.
Для измерения  пикового значения напряжений импульсной формы с высокой точностью (порядка  долей процента) применяют компенсационный метод (рис.4). Поскольку измеряемое и компенсирующее напряжения должны подаваться на пластины ЭЛТ непосредственно (минуя усилитель), то, очевидно, измерять этим способом можно напряжения порядка сотен вольт.
Методика измерения состоит в следующем. Отключив источник постоянного напряжения (ИПН) и установив переключатели П1 и П2 в положение 2, устанавливают луч в каком-либо определенном положении, например в центре экрана (точка О). Затем на эту пластину подают измеряемое периодическое импульсное напряжение. Поскольку импульсы имеют положительную полярность, то под их воздействием луч отклонится вверх на некоторую высоту.
Затем к нижней пластине подключают ИПН (переключатели П1 и П2 в положении 1). Так как его напряжение положительно, то оно будет стремиться отклонить луч вниз, т. е. компенсировать смещение, вызванное измеряемым напряжением. Регулируя величину напряжения ИПН, совмещают верхний конец импульса (точка А) с исходной точкой О. Величину этого напряжения отсчитывают по шкале вольтметра постоянного напряжения высокой точности. Так же измеряют амплитуду импульсов отрицательной полярности: надо лишь изменить полярность напряжений ИПН и вольтметра. При этих измерениях напряжение развертки на горизонтально-отклоняющие пластины можно не подавать. Этим же способом можно измерить и синусоидальное напряжение. Для этого нужно установить луч ЭЛТ по масштабной сетке в центре экрана, а компенсирующее напряжение должно быть равно амплитуде измеряемого напряжения. Смещать осциллограмму можно в любую сторону, так как полярность ИПН не важна. Достоинство этого метода в том, что им можно измерять напряжения колебаний таких частот, на которых вольтметры переменного тока уже не работают.
Измерение тока. Измерение тока сводится к измерению напряжения, создаваемого этим током на резисторе. Рассмотрим такой пример. В каскаде усилителя низкой частоты нужно определить величину анодного тока и найти зависимость его изменения во времени iа=f(t) при подаче на вход каскада переменного напряжения. Для этого в анодную цепь
лампы (рис.5) включают дополнительный резистор R4, величина которого должна быть
значительно меньше резистора R3, чтобы не нарушать работу схемы.
Например, если резистор R4 будет в 100 раз меньше резистора R3, то погрешность
                              Рис.5. Измерение тока при помощи ЭЛО
                  

измерения тока будет  порядка 1%. Для получения зависимости ia=f(t)
получают осциллограмму  сигнала и, измерив мгновенные значения напряжения в нескольких точках вдоль линии развертки, рассчитывают ток, после чего строят график искомой зависимости.
Измерение мощности. Один из способов измерения мощности состоит в следующем. Например, нужно измерить мощность, потребляемую каким-либо полным сопротивлением Z, с реактивной составляющей, имеющей емкостный или индуктивный характер (рис.6,а). Если сопротивление Z имеет емкостный характер, то последовательно с ним включают конденсатор С, величину которого выбирают такой, чтобы на частоте измерения его реактивное сопротивление Хс было меньше Z.
На вход Y ЭЛО подают напряжение с исследуемого сопротивления Z, на вход X—со вспомогательного конденсатора С. На экране получают осциллограмму в виде фигуры, показанной на рис.6,б. Искомую мощность, выделяющуюся на сопротивлении Z, находят из соотношения:
                                                 P=SCfk,
где f — частота подводимого напряжения; S— площадь осциллограммы, которую проще всего подсчитать по миллиметровке, перенеся на нее фигуру; k — коэффициент, учитывающий усиление каналов ЭЛО. 
 


                                   
                           Рис.6.Измерение мощности при помощи ЭЛО
       Для облегчения расчетов рекомендуется предварительно вычислить коэффициент пропорциональности k = Cf. Для этого вместо исследуемого сопротивления Z включают резистор R, соизмеримый с величиной Z, и, измерив с помощью ЭЛО падение напряжения на нем (вертикальный размер фигуры), вычисляют мощность Р0, которая пропорциональна площади S0:
                                             P0= kS0,    
                                                                                        
где S0 — площадь фигуры на ЭЛТ, полученная при подключении резистора R. Затем вычисляют: 
                                                  k=P0/S0
     После  этого, не меняя положения органов  регулировки усиления обоих каналов ЭЛО, включают исследуемое сопротивление Z, вычисляют площадь фигуры 5 и определяют искомую мощность Р
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.