Основные термины, применяемые в метрологии (стр. 9 )

Типы ЭЛО:

По назначению и принципу действия

1.   Универсальный.

2.   Стробоскопический.

3.   Запоминающий.

4.   Специальный.

Универсальный ЭЛО – сигнал подается через канал вертикального отклонения на вертикально отклоняющую систему ЭЛТ, горизонтальное отклонение осуществляется генератором развертки.

Стробоскопический ЭЛО – для изображения формы сигнала используется упорядоченный или случайный отбор мгновенных значений сигнала и осуществляется временное преобразование сигнала.

Запоминающий ЭЛО – в таких ЭЛО при помощи специального устройства (ЭЛТ с памятью или электронное запоминающее устройство) сохраняется на определенное время исследуемый сигнал и, при необходимости, он может быть представлен для однократного или многократного наблюдения.

Специальные ЭЛО – содержат специфические узлы и предназначены для целевого использования.

Также ЭЛО можно классифицировать по числу одновременно регистрируемых сигналов.

Многолучевые ЭЛО – в ЭЛТ имеется 2 или больше электронных луча, управляемых отдельно или совместно.

Многоканальные ЭЛО – имеется специальное устройство, позволяющее наблюдать 2 и более сигнала, поступающих по нескольким каналам, на экране однолучевой ЭЛТ.

Универсальные ЭЛО.

Требования:

·  высокое входное сопротивление;

·  малая входная емкость;

·  высокий регулируемый коэффициент усиления;

·  широкая полоса пропускания.

Полоса пропускания – диапазон частот в пределах которого значения АЧХ не отличаются более чем на 30% от ее значения на опорной частоте. АЧХ – зависимость коэффициента передачи (Uвых/Uвх) от частоты входного синусоидального сигнала. Опорная частота это частота, которая не менее чем в 20 раз меньше верхней граничной частоты полосы пропускания.

Структура универсального ЭЛО.

Входной сигнал подается на аттенюатор канала ВО (вертикального отклонения), который обеспечивает необходимое ослабление сигнала и через входной каскад (повторитель) поступает на предварительный усилитель. Сигнал задерживается ЛЗ (линия задержки) на время, необходимое для срабатывания канала горизонтального отклонения. Устойчивость изображения достигается синхронизацией частоты сигнала развертки fр с частотой исследуемого сигнала f.

 

Запуск схемы синхронизации может быть произведен как от внешнего, так и от внутреннего сигнала. Генератор развертки вырабатывает пилообразное линейное напряжение для временной развертки луча (tпр>>tобр). Возможно поступление внешнего сигнала на горизонтально отклоняющие пластины при подаче его на вход X.

Режимы работы генератора развертки.

1)   Автоколебательная периодическая развертка – генератор непрерывно вырабатывает пилообразное напряжение вне зависимости от присутствия сигнала на входе.

2)   Ждущая развертка – генератор запускается только при наличии синхросигнала и генерирует только один период напряжения развертки.

3)   Однократная развертка – внешний запуск вручную для исследования непериодических сигналов.

 

Цифровые частотомеры.

В схеме частотомера подсчитывается число импульсов , соответствующее числу периодов неизвестной частоты за известный высокоточный интервал времени, называемый временем измерения Tи. .

При Tи = 1 fx =N.

 

Входное устройство состоит из широкополосного усилителя и аттенюатора, которые служат для согласования частотомера с источником сигнала, усиливает или ограничивает напряжение на входе.

Формирователь преобразует входной сигнал в последовательность импульсов постоянной амплитуды с большой крутизной фронтов, частота следования которых равна частоте измеряемого сигнала.

Временной селектор – фактически, это электронный ключ с двумя входами, который открывается стробирующим импульсом, вырабатываемым устройством управления, на высокоточное время измерения и пропускает эти импульсы на электронный счетчик. Цифровой индикатор выдает результаты измерения в герцах.

Генератор меток времени состоит из кварцевого генератора и делителя частоты. Кварцевый генератор – высокоточный генератор, который может вырабатывать импульсы частотой 1 МГц. Делитель частоты делит частоту кварцевого генератора декадными ступенями до 0.01 Гц.

УУ обеспечивает регулируемое время индикации от 0,3 до 5 секунд на цифровом индикаторе, сброс счетных декад и др. схем в ноль перед каждым измерением, а также обеспечивает режим ручного, автоматического и внешнего запуска, вырабатывает стробирующий импульс.

Электронный счетчик состоит из нескольких, последовательно соединенных счетных декад.

Основной особенностью частотомера является увеличение погрешности измерения при уменьшении частоты. Относительная погрешность:

.

Измерение периода .

 

Входной сигнал через входное формирующее устройство и делитель частоты поступает на УУ, формирующее стробирующий импульс, длительность которого равна периоду измеряемого сигнала. На вход электронного счетчика поступают импульсы с генератора меток времени.

Фазометр.

 

В основу работы положен принцип преобразования сдвига по фазе между двумя синусоидальными напряжениями в интервал времени между импульсами с последующим преобразованием в ток, среднее значение которого пропорционально измеряемому сдвигу по фазе. Входные сигналы и подаются на входы опорного и сигнального каналов, которые состоят из входного усилителя ограничителя, синхронизируемого мультивибратора и выходного мультивибратора. Сигналы усиливаются и преобразуются в симметричные сигналы прямоугольной формы типа "меандр" (1-ая и 2-ая диаграммы). Затем сигналы дифференцируются, после чего синхромультивибраторы формируют периодически повторяющиеся прямоугольные импульсы с неизменной крутизной фронтов, длительностью и сдвинутые на , которая пропорциональна (3-я и 4-я диаграммы). Эти импульсы поступают в дифференцирующую распределительную цепь, на выходе которой получаем остроконечные импульсы одинаковой формы и длительности. Положительные импульсы соответствуют передним фронтам, а отрицательные – задним. Эти импульсы поступают на выходные мультивибраторы, причем на выходной мультивибратор 3 поступают положительные импульсы верхнего канала (опорного) и отрицательные импульсы нижнего канала (измерительного), а на выходной мультивибратор 3' – наоборот. При этом выходной мультивибратор опорного канала формирует импульсы длительностью , а нижний – импульсы длительностью . Показания амперметра, включенного по схеме вычитания токов, пропорциональны среднему значению разности токов выходных мультивибраторов за период входного сигнала.

,

где – фиксированное значение амплитуды выходных импульсов.