Изучение основных измерительных приборов и измерение основных параметров сигналов и цепей (стр. 2 )

- сопротивления постоянному току в диапазоне 1 – 2.107 Ом;

- силы постоянного (в диапазоне 0,4μА – 10 А) и действующего значения силы переменного тока (в диапазоне 2 μА – 10 А на частотах от 20Гц до 40 кГц).

Основные характеристики

Основная погрешность измерения ±2%.

Входное сопротивление вольтметра при измерении постоянного и переменного напряжения равно (10±0.5) МОм. Входная емкость - не более 50 рФ.

Напряжение питающей сети - ~ 230В+15%, 50/60Гц.

Органы управления и индикации

На передней панели универсального вольтметра (рис.1.6) расположены:

1. Светодиодный индикатор с разрядностью 3 1/2.

2. Кнопочный переключатель рода измеряемого напряжения и тока: постоянного - кнопка отжата, переменного - кнопка утоплена.

3. Трехкнопочный переключатель режимов измерения. При нажатии кнопки:

- «V» - режим измерения постоянного и переменного напряжения;

- «mА» - режим измерения постоянного и переменного тока;

- «kΩ» - режим измерения сопротивления.

4. Шестикнопочный переключатель пределов измерения. Значения пределов измерения указаны в выделенном для каждого вида измерения поле, окрашенном в различный цвет.

Рис.1.6. Передняя панель вольтметра

5. Гнезда для подсоединения измерительного кабеля к объекту измерений: «10 А» - при измерении тока до 10А, «V» - для измерения высокого напряжения (более 100В) . «V кΩ » - для измерения напряжения до 100В и сопротивления, «0» - общая точка схемы, «mА» - для измерения тока малой величины (до 1А).

Подготовка к работе и проведение измерений

Подсоединить к вольтметру сетевой шнур и включить его в сеть.

Установить переключатели: род измеряемого сигнала (2), режим измерения (напряжение, ток, сопротивление) (3) и предел измерения (4) в соответствии с измеряемым сигналом. Если измеряемая величина неизвестна, то установить старший предел измерения.

В соответствии с выбранным пределом и режимом измерения вставить во входные гнезда измерительный кабель.

Подсоединить щупы измерительного кабеля вольтметра к измеряемому объекту и произвести отсчет показаний светодиодного индикатора.

2.3 Электронный осциллограф GOS-630FC

9

Осциллограф предназначен для визуального наблюдения и исследования формы электрических сигналов путем измерения их параметров: амплитудных (в диапазоне 1мВ ÷ 200В), временных (20×10-9с ÷ 1.0с) и частотных (0 ÷ 30 МГц).

Основные характеристики

Два канала вертикального отклонения позволяют одновременно наблюдать два сигнала на одной развертке.

Режим развертки внешним сигналом (режим X-Y) позволяет: сигнал по кан. 1 использовать для перемещения луча по оси Х, а сигнал кан.2 - по оси Y.

Осциллограф имеет 6-дюймовую (12,5см) прямоугольную электронно-лучевую трубку с красной внутренней шкалой.

Осциллограф имеет цифровое табло, на которое выведены: частота входного сигнала канала Х и текущие значения коэффициентов усиления по каналам и развертки.

Синхронизация: автоматическая, внешняя и внутренняя.

Входное активное сопротивление каждого канала вертикального отклонения (1±0,02) МОм.

Основная погрешность измерения напряжения не превышает ±4%, измерения временных интервалов – не более ±4%.

Основные органы управления и индикации.

На передней панели осциллографа (рис.1.7) расположены:

(1)-разъем выхода калибровочного сигнала: меандр, частота - 1кГц, амплитуда - 0,5В.

Панель управления изображением:

(2) - ручка ЯРКОСТЬ – регулирует яркость изображения.

(3) - ручка ФОКУС – регулирует фокус изображения.

(4) - ручка ПОВОРОТ ЛУЧА – регулирует луч, параллельно линиям шкалы.

(5)-кнопка АВТОУСТ– автоматической установки коэффициента развертки.

(6) и (7) – индикатор и выключатель сетевого питания. Когда выключавключен, загорается индикатор (6).

Органы индикации:

(33) – экран осциллографа.

(29) - двухстрочный ЖК - индикатор (рис.1.8).

Рис.1.7. Передняя панель осциллографа GOS-630FC.

Рис.1.8. Показания ЖК- индикатора

Он отображает установленный:

1. коэффициент развертки (TIME) - «Время/Дел»;

2. частоту сигнала на входе канала X (кан.1).

3. коэффициенты отклонения по обоим каналам (CH1 и CH2) - «Вольт/Дел».

Органы управления тракта Вертикального отклонения (Усилитель):

(9) и (21) - разъемы КАН.1, (Х). КАН.2, (Y) – для подключения входных сигналов.

(10) и (19) – переключатель (AC-DC-ЗЕМЛЯ) режима входов усилителя в положениях:

- АС – закрытый вход, на экране отображается только переменная составляющая сигнала;

- DC – открытый вход, отображается переменная и постоянная составляющие сигнала;

- ЗЕМЛЯ – вход усилителя отключается от источника сигнала и заземляется.

(8) и (20) – переключатели "ВОЛЬТ/ДЕЛ" - устанавливают коэффициенты отклонения каналов от 5 мВ/дел до 5 В/дел в 10 диапазонах.

(13) и (15) – ручки «ПЛАВНО» - плавно изменяют коэффициентов отклонения [В/дел] каналов с перекрытием не менее чем в 2.5 раза. Когда ручка вытянута (режим х5 раз) происходит увеличение амплитуды в 5 раз.

(11) и (18) – ручки «СМЕЩЕНИЕ» - плавно перемещают лучи каналов по вертикали.

(17) – кнопка «КАН 2 ИНВ» – для инвертирование сигнала в канале 2 (Y).

(14) – переключатель «РЕЖИМ» - задает режим работы усилителя в положениях:

- КАН 1: на экране наблюдается сигнал канала 1 (Х);

- КАН 2: на экране наблюдается сигнал канала 2 (Y);

- ДВОЙН: на экране наблюдаются изображения сигналов обоих каналов;

- СЛОЖЕН: На экране наблюдается алгебраическая сумма или разность (при нажатии кнопки «КАН 2 ИНВ») сигналов каналов 1 и 2.

(12) – кнопка «ПООЧЕР./ПОПЕРЕМ» - Когда кнопка отжата в двухканальном режиме, режим работы коммутатора выбирается автоматически исходя из положения ручки время/дел. При нажатии на кнопку коммутатор принудительно переключается в режим попеременный.

Органы управления синхронизации:

(23) – разъем «ВНЕШ. СИНХР» - для подключения сигнала внешней синхронизации.

(22) – переключатель «ИСТОЧНИК СИНХР» выбирает режим внутренней синхронизации или внешней в положениях:

- Кан. 1- развертка синхронизируется сигналом первого канала;

- Кан. 2 - развертка синхронизируется сигналом второго канала;

- СЕТЬ - развёртка синхронизируется от сети:

- ВНЕШ - развёртка синхронизируется внешним сигналом.

(25) – переключатель «ПОЛЯРН. » - полярности синхронизирующего сигнала:

"+" - развёртка запускается положительным перепадом исследуемого сигнала;

"–" - развёртка запускается отрицательным перепадом исследуемого сигнала.

(26) – кнопка «ДВОЙН. СИНХР» - развертка поочередно синхронизируется сигналом с 1-го и 2-го каналов.

(27) - ручка «УРОВЕНЬ» – плавно, вращением ручки, выбирается уровень исследуемого сигнала, при котором происходит запуск развёртки.

(24) - переключатель «РЕЖИМ» - выбирает режима работы запуска развертки:

- АВТО – развертка запускается в автоколебательный режим;

- НОРМ - развертка запускается только при наличии входного сигнала;

- ТВ-КАДР или ТВ-СТРОКА – ТВ синхронизация: покадровая и построчная.

Органы управления развёрткой:

(28) - переключатель «ВРЕМЯ /ДЕЛ» - устанавливает коэффициент развёртки от 0,2 мкс/дел до 0,5 с/дел 20 ступенями. При переводе в положение X-Y обеспечивается наблюдение фигур Лиссажу.

(30) - ручка «РАЗВЕРТКА плавно - обеспечивает плавную регулировку коэффициента развёртки с перекрытием 2,5 раза в каждом положении переключателя «время/дел.

(32) - ручка «СМЕЩЕНИЕ - плавно перемещает изображение по горизонтали.

(31) - кнопка «РАСТЯЖКА – увеличивает скорость развёртки в 10 раз при отжатой кнопке.

1.3. Измерение основных параметров электрического сигнала

с помощью осциллографа

1.3.1. Измерение амплитуды сигнала

1. Установите переключатель режима работы усилителя на требуемый канал (обычно, канал 1, Х).

2. Переключатель режима работы входа усилителя установите в прием переменного сигнала (режим АС).

3. Получить на экране осциллографа устойчивое изображение сигнала (сигнал не должен «бежать» по экрану). Для этого необходимо правильно выбрать источник синхронизации. Так, например, если сигнал подключен к каналу 1, то синхронизироваться лучше также по каналу 1, то есть поставить переключатель «ИСТОЧНИК СИНХР» (14) с положение «КАН 1». Ручкой «УРОВЕНЬ» установите устойчивое изображение.

Поставьте переключатель «ВРЕМЯ/ДЕЛ» в положение, при котором наблюдается несколько периодов исследуемого канала.

4. Поставьте переключатель «V/ДЕЛ.» - , в такое положение, чтобы амплитуда изображения была максимально возможной, но не выходила за пределы экрана.

На рис. 1.10. показаны три осциллограммы одного сигнала при разных значения коэффициента усиления . На рис. 1.3, а значение выбрано слишком большим, размах сигнала на экране получается небольшим, точность измерения будет низкой. На рис. 1.3, в, выбран настолько малым, что размах сигнала находится за пределами экрана, определить амплитуду в этом случае вообще не возможно. Случай на рис. 1.3, б является оптимальным, так как сигнал имеет наибольший размах, оставаясь в пределах видимой области.

а) =5 В/дел б) =1В/дел в) =0,2В/дел

Рис. 1.10. Примеры осциллограмм сигнала при различных значениях

5. Измерьте по экрану осциллографа размах сигнала - расстояние между крайними точками сигнала по вертикали (см. рис. 1.3 б) в делениях сетки экрана с точностью до десятых долей. В показанном примере = 4 деления.

6. Вычислить величину размаха D в единицах напряжения, умножив расстояние, измеренное выше, на показание переключателя «V/ДЕЛ.» - :

[B].

(2)

Для рассматриваемого примера получаем D = 4дел.1 В/дел = 4 В.

7. Амплитуда сигнала Um составляет половину величины размаха D (см. рис. 1.4), следовательно

[B].

(3)

В итоге получаем, что амплитуда сигнала Um = 2 В.

1.3.2. Измерение периода и частоты сигнала

1. Перед измерением периода необходимо выбрать канал и получить на экране осциллографа устойчивое изображение сигнала.

2. С помощью регулятора «ВОЛЬТ/ДЕЛ» выбрать коэффициент усиления Кх так, чтобы размах сигнала был наибольшим но не выходил за пределы экрана.

3. Выбрать коэффициент развертки так, чтобы на экране отображалось 1-2 периода сигнала. На рис. 1.11 показаны три осциллограммы сигнала, полученные для разных значений . В примере на рис. 1.5, а выбран не правильно, так как на экране помещается слишком большое количество периодов сигнала и точность измерения периода будет не достаточно высокой. Установив , как показано на рис. 1.5, в, измерить величину периода вообще не представляется возможным, так как на экране отображено менее одного периода. Величина оптимальна на рис. 1.5, б и составляет 2 мс/дел.

а) = 2 мс/дел	б) =2 мс/дел	в) = 2 мс/дел
Рис. 1.11. Примеры осциллограмм сигнала при различных значениях

4. Подсчитать в делениях координатной сетки осциллографа с точностью до десятых долей расстояние , приходящееся на один период сигнала (расстояние между двумя соседними максимумами или по пересечениям сигнала с уровнем нуля рис. ).

Для удобства подсчета можно сместить сигнал вдоль оси времени, используя регулятор (18), так что бы первый максимум, или пересечение через ноль совпадали с вертикальными линиями координатной сетки.

В показанном примере = 5 дел.

5. Для расчета периода в единицах времени умножить, измеренное выше расстояние периода Т на коэффициент развертки КТ

[с].

(4)

В итоге получаем, что период сигнала Т = 5дел· 2 мс/дел = 10 мс.

Зная период Т, частоту сигнала вычисляют по формуле:

=100 Гц .

(5)

1.3.3. Измерение длительности и скважности импульсов

На рис. 1.12 представлен график сигнала прямоугольной формы, на котором отмечены длительность импульса τ и период Т.

Рис. 1.12. Осциллограмма сигнала прямоугольной формы с отмеченными значениями

длительности импульса и τ и периода Т

Величины τ и период Т вычисляются с помощью осциллографа по той же методике, которая используется для вычисления периода (см. раздел 1.3.2).

Как видно по осциллограммам, длительность импульса = 2,5 дел. Учитывая, что = 2мс/дел, получаем τ = =2,5дел·2мс/дел = 5 мс.

Аналогичным образом вычисляем период T = 10 мс.

Отсюда, скважность равна = 2.

1.3.4. Измерение постоянной составляющей сигнала

Постоянная составляющая определяет величину смещения сигнала относительно нулевого уровня по вертикальной оси (оси напряжений). На рис. 1.13 показаны три графика сигнала с одинаковыми амплитудами U и частотами F, но разными .

а) = 0 В.	б) = 2 В.	в) = -3 В.
Рис. 1.13. Примеры сигналов с различными смещением

Измерение постоянной составляющей выполняется в соответствии со следующей методикой (на примере канала Х).

1. Используя переключа, подключить вход усилителя к земле. В этом режиме на экране осциллографа будет отображаться только прямая линия и с помощью ползункового регулятора (4) вывести линию на нулевой уровень.