Осциллографические методы измерения напряжения и частоты

Для измерения неизвестной частоты методом сравнения необходимо иметь генератор сигнала образцовой частоты и индикатор. Если в качестве индикатора используется осциллограф, то способ измерения называют осциллографическим, если в качестве индикатора используется телефон или магнитоэлектрический микроамперметр, то способ измерения называют гетеродинным или способом нулевых биений.

Осциллографический способ измерения частоты.

1. Измерение частоты при линейной развертке.

При линейной развертке напряжение неизвестной частоты подают на вход канала Y. В качестве образцовой частоты используется частота генератора развертки. Частоту определяют через период: , где коэффициент развертки, линейный размер по горизонтали, число периодов на отрезке

2. Измерение частоты при линейной развертке с внешним генератором образцовой частоты.

В этом методе напряжение неизвестной частоты также подается на вход канала Y, а напряжение образцовой частоты, с внешнего генератора, подается на вход канала Z. Генератор линейной развертки включен. На экране ЭЛТ имеем прерывистое изображение входного сигнала.

Частота определяется по соотношению: _, где n - число меток на периоде измеряемого сигнала.

3. Измерение частоты при синусоидальной развертке.

При синусоидальной развертке напряжение неизвестной частоты подается на вход канала Y, а напряжение образцовой частоты - на вход канала Х. Генератор линейной развертки выключен. Изменяя значение образцовой частоты, добиваются получения фигуры Лиссажу.

Частота определяется из следующего соотношения: _, где , - частота на входе канала Y, - число пересечений фигуры Лиссажу осью Х (максимально возможное), - число пересечений фигуры Лиссажу осью Y (максимально возможное).

Согласно данному соотношению имеем: .

Пример:

Примечание: Подаваемые частоты можно поменять местами, при этом фигура Лиссажу повернется на 90⁰. Формула для определения частоты определится из исходного соотношения.

4. Измерение частоты при круговой развертке.

При круговой развертке напряжение измеряемой частоты через фазорасщепитель подают сразу на оба входа осциллографа Х и Y, а напряжение образцовой частоты подают на вход канала Z. На экране осциллографа будем иметь изображение.

, где n - число штрихов на окружности.

Если частоты не кратны, то штрихи сливаются и измерение затруднено. Если значение образцовой частоты меньше измеряемой, то положение частот меняется местами. На входы Х и Y подается образцовая частота через фазорасщепитель, а на вход Z - измеряемая частота. .

Измерение напряжения. Осуществляетсяв режиме линейной калиброванной развертки. Структурная схема подключения источника сигнала к осциллографу

Структурная схема осциллографа

На экране формируется изображение

Измеряемое напряжение подается на вход У. На пластины Х поступает сигнал генератора развертки. На экране - осциллограмма. Т.е. временная развертка сигнала, поданного на вход У. Размах осциллограммы (Ну) определяется как разность максимального и минимального отклонения луча по оси ординат. Амплитуда напряжения при двуполярном симметричном напряжении(синусоида, косинусоида) определяется из соотношения . Где Ну - количество делений экрана осциллографа(с долями) соотв. Размаху осциллограммы. Му - коэффициент отклонения по оси У.

[Hy]=[дел]

[My]=[В/дел]

Значение Му устанавливается оператором дискретно с помощью переключателя (изменяем чувствительность канала вертикального отклонения)

Данные измерения являются косвенными и их погрешность опеделяется из соотношений:

Абсолютная систематическая составляющая погрешности:

Среднеквадратическое значение отклонения случайной составляющей погрешности:

- абсолютная погрешность определенного размера Ну (в делениях)

- погрешность задания значения коэффициента отклонения по оси ординат (У)

- среднеквадратическое отклонение погрешности коэффициента Му

- среднеквадратическое отклонение погрешности коэффициента Ну