46.Структурная схема и принцип работы электронно-лучевого осциллографа.

ЭЛО разделяют по количеству одновременно исследуемых сигналов; по ширине полосы пропускания канала сигнала; па характеру исследуемого сигнала; по точности воспроизведения формы, точности измерения интервалов времени и пиковых значений напряжений.Структурная схема осцилл-фа включает в свой состав ЭЛТ, канал верт-го откл-я (канал сигнала); канал гор-го откл-я (канал развертки); канал управл-я яркостью; калибраторы и питающее устр-во. В осциллографах используют главным образом ЭЛТ с электростатическим управлением лучем. Две пары пластин ЭЛТ отклоняют электронный луч в двух взаимно перпенд-х направлениях, которые реализуют координатные оси. Для набл на экране ЭЛТ иссл-го напр-я необх, чтобы луч откл-ся по гор-й оси пропор-но времени, а по верт-й оси проп-но знач-ю иссл-го напр-я. При этом полож-е луча в каждый момент времени соотв-ет знач-ю сигнала в этот момент. Набл-е изобр-е - осциллограмма.

Канал верт-го откл-я предн-ен для передачи напр-я ист-ка сигнала на вход ВОП ЭЛТ. Он состоит из вх-го устр-а и усилителя. осн параметры: чувств-ть – отн-е откл-я луча Н к напр-ю входного сигнала SU=H/U см/В величина, обратная чувств-ти, наз-я коэфф-ом отклонения dY. полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого коэфф-т откл-я КY изм-ся не более чем на 30 %; входное сопр-ие RВХ(0,5;1;10МОм) и входная емкость (СВХ = (10/50)пФ).

Разл-ют осц-фы с откр-м и закр-м входом. Вх-е устр-во верт-го канала включает: аттенюар, эмиттерный повторитель и линию задержки.Аттенюатор (делитель напр-я) предн-ся для регулировки чувств-ти канала путем ослабления сигнала. Эмиттерный повт-ль уменьшает влияние канала на источник сигнала, обесп-ет высокое вх-е сопр-е.Линия задержки позв-ет запустить гориз-ю развертку луча до поступл-я иссл-го сигнала на ВОП ЭЛТ.

Канал гориз-ого откл-я предн-ен для формирования напр-я пилообразной формы, вызывающего гориз-е перем-е луча; для усиления сигнала, синхрониз-го напряжение гориз-го откл-я, а также для усил-я и передачи сигнала со входа Х на ГОП ЭЛТ. Состав: генератор развертывающего напр-я, схема синхронизации, вх-е устр-во канала и усилитель. Генератор выраб-ет пилообразное напр-е с высокой линейностью рабочего хода, большой крутизной на участке обратного входа, амплитудой, достат-й для откл-я луча на весь экран. Посредством пилообразного напр-я создается линейное напр-е. Схема синхронизации предназ-на для передачи синхрониз-их сигналов на вход генератора развертки из канала верт-го откл-я, от внешнего ист-а или от питающей сети. Усилитель: сигнал позволяет получать короткие импульсы, использ-е для синхронизации генератора развертки в автоколеб-м режиме. Канал управления яркостью Z предназ-ся для передачи со входа Z на управляющий электрод ЭЛТ сигналов, модулирующих яркость свечения. Калибраторы служат для измер-я парам-в исследуемых сигналов. Калибратор чувств-ти (ампл)–источник напр-я, по которому устанав-ют номинальную чувств-ть канала верт-го откл-я. SHOM=KHOM*hи/10 см/В где КНОМ – номин-е знач-е коэфф-а передачи канала;

hВ – чувств-ЭЛТ к верт-му откл-ю. При номин-й чувств-ти измерение напр-я сигнала сводится к геометрическим измер-м размера Н видимого откл-я луча. При этом UМ,ИЗМ=H/SHOM Коэфф-т откл-я : dHOM=1/SHOM Тогда UМ,ИЗМ=H*dHOM где d - числа, нанесенные на шкале, окруж-ей переключатель аттенюатора с размерностью В/дел.Калибратор длительности – это мера времени, которой проверяют длительность развертки LК. Отношение q=TP/LK мкс/дел] определяет временной масштаб. Калибратором длительности: кварцевый генератор выраб-ет гармоническое напряжение (обычно 100 кГц).

48.Общие сведения о ЦИП

Цифровыми- измер-ные приборы, автом-ки вырабатывающие дискретные сигналы измерит-й инф-и и представл-е показания в цифровой форме. В ЦИП происходит автомат-е преобраз-ие входной измеряемой величины в цифровой код, в соответствии с которым на цифровом отсчетном устр-е индуцируется зн-е входной величины.Термином цифровой код обозначают число, выраженное в определенной системе счисления. Так результат измерения отображается в десятичной системе счисления. Преобразование, обработка и передача измерительной информации в ЦИП осуществляется в двоичной системе счисления. При этом каждой цифре ставится в соответствие определенное сочетание единиц и нулей – кодовых комбинаций. Для кодирования каждой цифры требуется четыре двоичных разряда. Появление единицы в каждом из разрядов соответствует цифрам 8; 4; 2; 1. Эти цифры называют весом разряда, а код – кодом с весом 8-4-2-1. При переходе от двоичного кода к десятичному используется двоично – десятичная система. В этой системе цифра каждого разряда любого десятичного числа кодируется по двоичной системе. В ЦИП код физически представляется электрическими сигналами. Например, символ О отображается уровнем напряжения, близким к нулю, а символ 1 – уровнем, близким к +2,5 В.Преобразование непрерывной измеряемой величины в код может выполняться методом последовательного счета, методом поразрядного уравновешивания или методом одновременного считывания. Метод последовательного счета: измеряемая величина А сравнивается с известной n*Ak , причем n увеличивается от 0 до NK через равные интервалы времени.

Величину АК называют квантом. При некотором “nK” наступает равенство (строгое или приближенное) nK*AK=A. Так как обычно АК равно единице измерения, то nK - число, выражаемое двоичным или двоично-десятичным кодом. Устройства, осуществляющие такое преобразование, называются аналого-цифровыми преобразователями АЦП. Они обязательно входят в состав любого ЦИП. Используемые в современных ЦИП АЦП способны производить сотни и более преобразований в секунду. Это позволяет использовать ЦИП в устройствах регистрации быстропротекающих процессов и для сопряжения объекта исследования с ЭВМ. Многие ЦИП содержат предварительные аналоговые преобразователи. Они применяются для изменения масштаба входной величины А или ее преобразования в другую величину B=f(A) , более удобную для выбранного метода кодирования (например напряжения в частоту). Обязательным узлом ЦИП является цифровое отсчетное устройство (ЦОУ). Оно преобразует кодовые сигналы в цифровые символы десятичной системы. Схема ЦИП, в общем случае, включает последовательно соединенные аналоговый преобразователь АП, АЦП и ЦОУ. Все многообразие ЦИП классифицируют по: 1. методу АЦП (последовательного счета, поразрядного кодирования); 2. по роду измеряемой величины (вольтметры, частотомеры, оммеры, фазометры, комбинированные и т.д.); 3. по значению измеряемой величины (мгновенных значений, средних, действующих); 4. по области применения (лабораторные, щитовые, системные).

47-Применение осциллографов к исследованию сигналов.

Набл-е период-х сигналов. Для полу-я качеств-го изобр-я сигнала на экране ЭЛТ необх-мо:1. Правильно выбрать развертку. (линейная период-ая развертка). Длит-ть развертки должна быть кратной длит-ти периода сигнала. Миним-ая частота развертки должна быть такой, чтобы изобр-ие не мерцало на экране трубки с коротким или средним послесвечением.2. При набл-и период-х сигналов наиболее целесообразно применять внутр-ю синхронизацию, т.е. синхр-ю исследуемым сигналом. 3. Вертик-й размер изобр-я должен быть удобным для набл-я, но не выходить за рамки масштабной сетки. 4. При набл-и однократных импульсных сигналов или импульсных период-х сигналов с большой скважностью применяется ждущая развертка. Изм-е амплитуды напр-я. Перед изм-м калибруют чувств-ть канала верт-го откл-я. Затем подают исследуемый сигнал на вход У осцилл-фа и , не меняя полож-е регулятора усиления, аттенюатором устанавл-т изобр-е сигнала таким, чтобы его размер Н занимал большую часть экрана Искомую амплитуду опред-т по формуле. UM=HdHOM. Погрешности измерения амплитуды склад-ся из погр-ти меры, преобразования, сравнения и фиксации. Погрешность меры сост-т из погр-сти напр-я калибратора и погр-ти калибровки чувств-ти. Погр-сть преобр-ия δПР склад-ся из погр-тей делителя напр-я калибратора и аттенюатора канала верт-го откл-я. Погр-сть сравнения δСР - погр-ть геометр-го измер-я размера Н. Погре-сть фиксации сливается с погрешностью сравн-я. δ∑=√δ2М+δПР2+δСР2 Изм-е интервалов времени .Инт-ы времени измеряют, исп-я калиброванную развертку, то есть перед началом изм-й, её поверяют по калибратору длительности. Иссл-ый сигнал подают на вход У осц-фа. После появл-я изобр-я на экране подбирают длител-ть развертки. Измер-т длит-ть по гор-ой масшт-ой сетке в виде расстояния l, которое затем умножают на число q, равное произв-ю чисел. Искомая длительность импульса τU=lּq .Погр-ть измер-я склад-ся из погр-ти меры δМ (нестаб-ость кварцевого ген-ра и погр-ть калибровки длит-ти развертки Тр); погр-ти преобр-ия (искаж-е формы сигнала в канале верт-го откл-я); погр-ти сравн-я (погр-ть в изм-и длины l ). Измерение частоты гармонических сигналов посредством осц-фа возможно вып-ть методом срав-я. Метод предп-ет наличие образцового ген-ра и осц-фа. Напр-е образц-го ген-ра подается на один вход осц-фа (например Х), а напр-е измеряемой частоты на второй (например У). Частоту образц-го ген-ра перестр-т до получ-я на экране изображения простейшей интерференционной фигуры: прямой, окружности или эллипса. Появление одной из этих фигур свидет-ет о равенстве частот.Если рав-во не достигнуто, то есть fИЗМ=fОБР±FР, то фигура непрерывно измен-ся, принимая форму эллипсов с переменной длиной осей или прямой. В этом случае отчетливо проявл-ся погр-ть меры (нестаб-ть образцовой частоты) и погр-сть сравн-я – Fр. При малом Fр, её можно опред-ть, сосчитав число периодов п изменения фигуры за опред-ый интервал времени Δt, т.е. FP=n/Δtt.Этим методом можно измерять частоту следования импульсов. Измерение угла сдвига фаз.Прим-е однолучевого осц-фа предп-ет вкл-е в схему измерителя электронного коммутатора на два входа и один выход. Входы коммутатора поочередно подкл-ся на выход с частотой значительно большей частоты исследуемых сигналов. Если выход коммутатора подать на вход У осц-фа, то на экране создается изображение двух напряжений - угол сдвига фаз между которыми необходимо измерить. Измерение угла сдвига фаз сводится к измерению длин отрезков ab и ас. Тогда φ=[(ab)/(ac)]360o Сдвиг фаз можно измерить и методом эллипса. В этом случае исслед-е сигналы подаются на входы Х и У осц-фа. На экране создается эллипс.Пусть на вход У подано напряжение UY(t)=Um,·sin ωt, а на вход Х напряжение Ux(t)=Umx·sin(ωt+φx). Тогда для t = 0 луч будет находиться в точках а или b, то есть lab=2Umx·sinφx. Отрезок lcd соответствует максимальному отклонению луча по оси Х, то есть lcd=2Umx Следовательно sinφx=lab/lcd , а φ= arcsin lab/lcd