1tom235

----472

9. METROLOGIA

Oscyloskopy są budowane jako wielokanałowe (typowe — dwa kanały) o kotnut nych kanałach (lampa jest jednostrumieniowa). Bogatsze oscyloskopy mają dwa _UM^Wa' liniowej podstawy czasu — głównej i opóźnionej, co umożliwia zrealizowanie t ' elektronicznej „lupy czasowej”. Współczynnik szybkiej podstawy czasu może wynieść n lub 0,01 ps/cm.

Typowa rezystancja wejściowa oscyloskopu wynosi 1 MO. pojemność__p

sprzężenie z obiektem może być prądu stałego lub zmiennego. Współczynnik napicciow ■ maksymalnie wynosi 5 V/cm (zakres 50 V międzyszczytowo), wdększy zakres możliuó z zewnętrznym dzielnikiem napięcia — sondą pomiarową), a najmniejszy — 10 mV/cm tl lepszych oscyloskopach — mniej).

Rejestrowanie obserwowanych przebiegów jest możliwe za pomocą fotografowania (przystawka fotograficzna). Również wykonywane są oscyloskopy z lampą pamiętająca

Oscyloskop cyfrowy jest współczesnym przyrządem pomiarowym, rejestrującym i w określonym zakresie — analizującym. Fizycznie jest połączeniem oscyloskopu analogowego z cyfrowym przyrządem rejestrującym i odtwarzającym. Część cyfrowa oscyloskopu stanowi system mikroprocesorowy o funkcjach: próbkowania i pamiętania chwilowego napięcia, przetwarzania A/C z dużą szybkością (np. 20 MHz) i z"dużą rozdzielczością (8-=-10 bitów), pamiętania cyfrowego (typowa: 1000 wyników) i odtwarzania cyfrowo-analogowego zawartości pamięci cyfrowej na ekranie. Z części cyfrowej może być transmitowana zawartość pamięci do zewnętrznego systemu cyfrowego i tam np. wykreślona lub poddana analizie. Oscyloskopy cyfrowe mają z części cyfrowej wyjście analogowe napięciowe, z którego w wybranym tempie może być wyprowadzony przebieg na rejestrator graficzny analogowy.

Pasmo częstotliwości oscyloskopów cyfrowych próbkujących z częstotliwością 10-=-•4-20 MHz można rozszerzyć do 100 MHz dzięki próbkowaniu w trybie stroboskopowym z poślizgiem (tzw. próbkowanie koherentne). Rejestruje się jednorazowe przebiegi o czasie trwania nic krótszym niż 10 ps.

Budowane są rejesiratory-analizatory cyfrowe, dwu- i więcej kanałowe, umożliwiające wyłącznie cyfrową rejestrację przebiegów napięcia, cyfrową ich analizę wg zainstalowanego pakietu programów, transmisję wyników lub prezentację na własnym monitorze. W takim rozwiązaniu może być wykonana analiza harmonicznych dla okresowych lub analiza widmowa dla nieokresowych i losowych sygnałów (gęstość widma mocy, funkcja auto- i korelacji, inne charakterystyki). Użycie tradycyjnych analogowych analizatorów sygnału jest współcześnie nieracjonalne.

Typow'e rozwiązania cyfrowych analizatorów mają pasmo analizowanych częstotliwości do 25 kHz, ale są również stosowane analizatory o dużym paśmie częstotliwości.

Mogą być użyte moduły szybkich cyfrowych rejestratorów (transient recorder) lub karty pomiarowe do komputerów typu PC, za pomocą których można realizować szybkie pomiary cyfrowe sygnałów w wielu kanałach, zapamiętywać wyniki, gromadzić w komputerze, wyprowadzić na monitor. Oferowane jest oprogramowanie przyjazne człowiekowi obsługi pomiarów, wizualizacji typu oscyloskopowego i analizy otrzymanych wyników Należy pamiętać, że zakłócenia przenikające z komputera do karty obciążają J. statystyczną dokładność. Wówczas jej skuteczna (efektywna) rozdzielczość pogarsz*

istnieć

w u ws^ysusLiuu pizypauKaun uieiuwauywi szy ukiuii przciwumuLUW /a/v^    ^

rozbieżność pomiędzy rozdzielczością nominalną (statyczną) a rozdzielczością skute-j (efektywną), osiągalną statystycznie (dla dużego zbioru wyników). Ponieważ tę u doświadczalnie jest trudno zbadać, należy wybierać urządzenia firm renomowani ■

— w' przeciętnym wykonaniu karty o 1 do 2 lub więcej statystycznych bitów (rozdzielcy ści) w stosunku do deklarowanej (nominalnej) rozdzielczości. Z tych względów leps® ■ moduły pomiarowo-rejestrujące. Mogą one być bardzo szybkie (20 MHz), mają ^a własną pamięć w^ryników (np. 10⁵); są profesjonalnym rozwiązaniem cyfrowego poiW i rejestracji przy użyciu mikrokomputera typu PC.

Wc wszystkich przypadkach oferowanych szybkich przetworników A/C może ⁷‘ _vszoplanowe miejsce w miernictwie elektrycznym zajmuje pomiar napięcia przede ^^Cr's tkirn stałego. Napięcie jest mierzone łatwo, ze względnie dużą dokładnością, a także automatyzuje się jego pomiar. Jest wielkością pośredniczącą przy pomiarach !?volnych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych w systemach automatycznych. ^d Użycie kompensatora w tradycyjnym wykonaniu o przeciętnej lub malej dokładności U 05-0,2) do pomiarów napięcia stałego jest współcześnie nieracjonalne. W każdym rzYpadku woltomierzem cyfrowym można szybciej, taniej i wygodniej wykonać pomiar P dokładnością co najmniej taką samą lub znacznie większą. Jedynie stosowanie kompensatora dużej i największej dokładności (nie mniejszej niż w klasie 0,01) jest celowe do badania dokładności innych narzędzi pomiarowych przez, porównanie z samodzielnym wzorcem. Takie i dokładniejsze kompensatory realizuje się współcześnie w układach komparatorów prądu. Oferowane są kompensatory skrajnie dokładne w układzie komparatora prądu o niepewności ±0,5 ppm. W takich zadaniach pomiarowych używa sic dzielników rezystancyjnych o takiej samej dokładności (muszą być one ekranowane).

pomiary napięcia

9.7.2-

' Kompensatorów prądu przemiennego nie stosuje się współcześnie, choć metoda kompensacyjna jest wykorzystywana w elektronicznych układach pomiarowych.

Pomiary bardzo małego napięcia stałego można wykonać nanowoltomierzem prądu staleao. Do detekcji zera w układach pomiarowych prądu stałego oferuje się wzmacniacze i wskaźniki zera. Rozwiązania elektroniczne pod względem czułości (do 1 nV) są równoważne dawniej używanym galwanometrom, natomiast pod względem użytkowym są nieporównywalnie wygodniejsze. Większą czułość uzyskuje się za pomocą specjalnych rozwiązań.

Do pomiaru napięcia przemiennego małej i bardzo małej wartości stosuje się nanowoltomierze selektywne, do detekcji — detektory selektywne (tzw. synchroniczne). Detekcja napięcia stałego lub przemiennego ok. mikrowolta nic jest zadaniem trudnym.

Do pomiaru napięcia szczytowego oferuje się woltomierze napięcia szczytowego (lub jako funkcja w multimetrze). Detektor napięcia szczytowego można wykonać we własnym zakresie w układzie szeregowego połączenia diody i kondensatora.

Do pomiaru zawartości harmonicznych oferuje się mierniki zawartości harmonicznych, które realizują funkcję pomiarową opisaną zależnością

h =

i Uf + C/ 3 ± ...

I iw

(9.11)

Poczym Dj. — harmoniczne napięcia.

Pomiar skutecznego napięcia odkształconego — patrz p. 9.4.3 i 9.7.4.

Pomiar potencjału pola elektrycznego lub napięcia źródeł o bardzo dużej rezystancji Wykonuje się za pomocą elektrometrów. Są stosowane dwa wykonania: tradycyjny elektrostatyczny, współczesny — elektroniczny (rezystancja wejściowa 3= 10¹" fi).

, U o pomiaru wysokiego napięcia stałego używa się dzielników rezystancyjnych oltomierzami elektronicznymi, woltomierzy elektrostatycznych, iskierników. Iskier-

udarowego

(P\ sa i^iU'*^{e s}'9 ^te7 do P^om’^aru napięcia przemiennego i przede wszystkim ud:

-64/E-04050). Udary rejestruje się za pomocą oscyloskopów z pamięcią (foto-owanie lub pamięć cyfrowa) lub rejestratorów cyfrowych przebiegów udarowych. Ff.rT⁰⁷'!^Ł*^atl napięć na izolatorach wysokiego napięcia można wykonać tzw. drążkiem rrantiego.

_w ^“Oratoryjne pomiary wysokich napięć są przedmiotem normy PN-87/E-04053, ^reJ są podane sposoby, schematy, wymagania.

ty⁷,'³: ^Pomiary prądu

Przeny ^ ^sy^tuacJ^ach do pomiaru prądu są stosowane amperomierze prądu stałego lub P°śred ■^)Deg0 (również przekladnikowe). Poza tym prąd stały i przemienny mierzy się °P°rniW ó^r7e7- pomiar napięcia. Naturalnym przetwornikiem prądu na napięcie jest * (U-w. bocznik). Cyfrowe amperomierze działają na tej zasadzie.