Politechnika Rzeszowska

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium

Grupa

Data

Nr ćwiczenia

Pomiary oscyloskopem cyfrowym

Digital oscilloscope measurements

10

Student


…………………………… Ocena

I. Cel

ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania, obsługi i podstawowych zastosowań pomiarowych
oscyloskopu cyfrowego.

II. Zagadnienia.

1.

Budowa, zasada działania i obsługa oscyloskopu cyfrowego.

III. Literatura.

1.

Chwaleba A.: Metrologia elektryczna, Warszawa: WNT, 2010.

2. Tumański S.: Technika pomiarowa, Warszawa: WNT, 2007.
3. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne, Warszawa: WSiP, 1997.
4.

Rydzewski J.: Pomiary oscyloskopowe, Warszawa: WNT, 1995.

IV. Efekty

kształcenia.

Po

zakończeniu ćwiczenia 10 student:

- szkicuje schemat układu pomiarowego
- przygotowuje oscyloskop cyfrowy do pracy
- nastawia sygnał o zadanych parametrach napięciowych i czasowych
- odczytuje wskazania z oscyloskopu
- wyznacza parametry napięciowe i czasowe sygnału

Przed rozpoczęciem pomiarów:

- ustawić sposób aproksymacji przebiegu za pomocą odcinków (Display

 Type: Vectors)

- włączyć lub wyłączyć wyświetlanie siatki na ekranie (Display

 Grid)

- ustawić rodzaj sprzężenia kanału (CH1, CH2

 Coupling: DC / AC / GND)

- zadeklarować wartość współczynnika tłumienia sondy (CH1, CH2

 Probe: 10x / 1x). Jeżeli nie używamy sondy, wybrać

wartość Probe 1x

- włączyć lub wyłączyć odwrócenie polaryzacji kanałów (CH1, CH2

 Invert: ON / OFF)

W trakcie pomiarów:

- wykorzystać przycisk AUTO do wstępnego ustawienia współczynników odchylania pionowego i poziomego oraz punktu

wyzwalania

- ustawić wysokość i szerokość obrazu (pokrętła SCALE ↔ ↕) w taki sposób, aby mierzone parametry sygnału zajmowały jak

największą część ekranu oscyloskopu

- ustawić prawidłowo punkt wyzwalania obrazu (pokrętło LEVEL ↕)

- po ustawieniu właściwych współczynników odchylania i punktu wyzwalania zatrzymać odświeżanie obrazu (RUN/STOP)

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium. ET-DI-2, r. ak. 2014/15

ćw. 10 / str. 2

V. Program

ćwiczenia.

1. Kompensacja

częstotliwościowa sondy biernej

Do

wejścia oscyloskopu podłączyć przewód ekranowany z sondą bierną RC. Podłączyć grot sondy

do wyjścia wewnętrznego kalibratora oscyloskopu. Po wciśnięciu przycisku AUTO ewentualnie
skorygować współczynniki wzmocnienia i odchylania poziomego. Sprawdzić, czy przebieg ma kształt
symetrycznego prostokąta. Jeżeli nie, skompensować charakterystykę częstotliwościową sondy.

2. Pomiar

wartości międzyszczytowej napięcia zakłóceń sieciowych

Do

wejścia oscyloskopu podłączyć przewód ekranowany koncentryczny (koaksialny – COAXial)

zakończony przejściówką BNC/bananki. Zidentyfikować przewód sygnałowy („gorący”) oraz przewód
masy (GND). Następnie przejściówkę położyć w pobliżu listwy zasilającej (nie wkładać do gniazdka).

Oszacować

wartość międzyszczytową U

ss

oraz częstotliwość f napięcia mierzonego przez przyrząd,

pozyskując informację o przedmiocie poznania za pomocą oscyloskopu – metodą bezpośrednią.

Do pomiarów wykorzystać kursory w trybie „Manual” (Cursor

 Mode: Manual ; Type: X / Y ;

Source: CH1). Podczas pomiarów sygnału w kanale CH1 można wyłączyć kanał CH2 (wciskając
dwukrotnie przycisk z oznaczeniem kanału). Kanał CH1 lub CH2 można również włączyć/wyłączyć
naciskając przycisk OFF.
Zarówno kolory kanałów jak i kolory kursorów różnią się miedzy sobą (żółty / niebieski). Aktywny kanał
podświetlony jest na pasku ustawień w dolnej części ekranu.
W przypadku, gdy pomiary wykonywane są za pomocą kursorów, można wyłączyć wyświetlanie pełnej
siatki na ekranie i pozostawić osie współrzędnych (Display

 Grid:

).

Podczas pomiarów parametrów napięcia sieciowego można ustawić źródło wyzwalania od częstotliwości
sieci (TRIGGER MENU

 Source: AC line; Type: X / Y ; Source: CH1).

Schemat układu i wygląd ekranu oscyloskopu przygotowanego do oszacowania parametrów sygnału.

Rys. 1a. Schemat układu pomiarowego.

Rys. 1b. Przebieg napięcia na ekranie oscyloskopu – z uwzględnieniem poziomu U = 0.

Wskazana wartość międzyszczytowa

:



ss

U

Wskazana częstotliwość napięcia

:



wsk

f

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium. ET-DI-2, r. ak. 2014/15

ćw. 10 / str. 3

3.

Pomiar parametrów napięcia z generatora.

Do

wejścia oscyloskopu podłączyć przewód ekranowany koncentryczny (koaksialny – COAXial)

zakończony obustronnie wtykami BNC. Następnie podłączyć generator funkcyjny.

Nastawić

na generatorze symetryczny sygnał prostokątny o wartościach: skuteczna składowej

przemiennej napięcia ok. 1 V, składowa stała napięcia ok. +2 V, częstotliwość ok. 400 kHz.

Oszacować

wartość szczytową (amplitudę) U

max

oraz okres przebiegu T pozyskując informację o

przedmiocie poznania za pomocą oscyloskopu – metodą bezpośrednią.

Do nastawienia wymaganych parametrów sygnału można wykorzystać menu „Measure” (Measure



Source: CH1 ; Voltage: Vrms / Vavg ; Time: Freq).
Do pomiarów wykorzystać kursory w trybie „Manual” (Cursor

 Mode: Manual ; Type: X / Y ;

Source: CH1).

Schemat układu i wygląd ekranu oscyloskopu przygotowanego do oszacowania parametrów sygnału.

Rys. 2a. Schemat układu pomiarowego.

Rys. 2b. Przebieg napięcia na ekranie oscyloskopu – z uwzględnieniem poziomu U = 0.

Wskazana wartość szczytowa

:



max

U

Wskazany okres napięcia

:



wsk

T

Obliczyć rozdzielczość pionową i poziomą pomiaru (HORIZONTAL MENU

 Sa Rate).

Liczba bitów przetwornika A/C:



N

Aktualna rozdzielczość pionowa (napięciowa):









N

N

C

V

U

2

2

y

n

rozdz



Częstotliwość próbkowania przebiegu:



s

f

Rozdzielczość pozioma (czasowa):





s

s

f

T

1

Sprawdzić, czy częstotliwość próbkowania spełnia założenia twierdzenia o próbkowaniu.

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Metrologia – laboratorium. ET-DI-2, r. ak. 2014/15

ćw. 10 / str. 4

4.

Obserwacja widma amplitudowego napięcia z generatora

Przed

włączeniem trybu FFT ustawić rodzaj sprzężenia kanału AC (CH1

 Coupling: AC).

Zaobserwować widmo sygnału wejściowego (MATH

 Operate: FFT ; Source: CH1 ;

Display: Split / Full Screen ; Scale: Vrms). Odczytać wartość częstotliwości podstawowej
i częstotliwości kolejnego prążka widma (Cursor

 Mode: Manual ; Type: X ; Source: FFT).

Które składowe w widmie sygnału prostokątnego są dominujące?

Wartość częstotliwości podstawowej harmonicznej:



1

f

Wartość częstotliwości kolejnego prążka widma:



.....

f

W widmie sygnału prostokątnego dominujące składowe są :

parzyste / nieparzyste

5.

Zapis obrazu do pliku

Podłączyć do przedniego gniazda USB pamięć zewnętrzną i zapisać widok ekranu do pliku .bmp

(Storage

 Storage: Bitmap ; External).

6. Pozostałe pomiary

Przyspieszyć maksymalnie podstawę czasu i zaobserwować kształt przedniego zbocza sygnału

prostokątnego. Oszacować czas narastania zbocza (Time Rise) oraz współczynnik wypełnienia sygnału
(Measure

 Source: CH1 ; Time: RiseTime / +Duty).

Wskazany czas narastania

:



r

t

Wskazany wsp. wypełnienia

:



D

k

Zmniejszyć wartość częstotliwości sygnału o 5 rzędów wartości i zaobserwować działanie
oscyloskopu jako rejestratora (HORIZONTAL MENU

 TimeBase: Roll).