OSCYLOSKOP JAKO PRZYRZĄD POMIAROWY

TREŚĆ :

1. Zapoznanie się z obsługą, właściwościami i możliwościami pomiarowymi oscyloskopu elektronicznego.

2. Pomiary amplitudy napięcia (prądu), przesunięcia fazowego, okresu, częstotliwości i czasu narastania (opadania) zboczy sygnałów.

WYMAGANIA :

1. Zasada działania, schemat blokowy i funkcjonalny oscyloskopu oraz znajomość podstawowych parametrów eksploatacyjnych.

1. Podstawowe układy i sposoby wyzwalania oraz synchronizacji obrazu.

2. Pomiar wielkości elektrycznych oscyloskopem.

3. Metoda kalibrowanego przesuwu.

LITERATURA :

1. Rydzewski J. : Pomiary oscyloskopem. WNT Warszawa, 1994.

2. Materiały pomocnicze do Laboratorium z Metrologii Elektrycznej i Elektronicznej. Skrypt P.S. Szczecin, 1987 (lub 1984).

3. B.M. Oliver, J.M. Cage - Pomiary i przyrządy elektroniczne WKiŁ, Warszawa 1978.

4. A.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki - Metrologia elektryczna WNT - Warszawa 1979.

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

1. Zapoznać się z obsługą i podstawowymi właściwościami oscyloskopu.

2. Wykonać pomiary okresu i wartości międzyszczytowej dowolnie wybranego przebiegu na wyjściu generatora funkcyjnego. Jaką wielkość fizyczną mierzy się bezpośrednio oscyloskopem? Przy wyznaczaniu niepewności pomiaru postępować zgodnie z poniższymi wskazówkami

1. Wyznaczyć wartość bezwzględnej niepewności odczytu .

2. Odczytać wartość l_x odpowiadające wartości międzyszczytowej napięcia
   i okresu T_x.

3. Określić niepewność względną odczytu .

4. Obliczyć wartość napięcia U_x, (okresu T_x) odpowiadającego zmierzonej długości l_x.

5. Obliczyć względną niepewność napięcia , (okresu <dT_x>) przyjmując sumę pozostałych niepewności względnych (kalibracji, nieliniowości itd.) równą 3%.

6. Obliczyć niepewności bezwzględne wyznaczonego napięcia
   i okresu.

7. Zapisać wyniki z niepewnością.

2. Ustawić częstotliwość przebiegu prostokątnego równą około 1 MHz
   i wykonać pomiar czasu trwania zboczy narastającego i opadającego impulsu Wyniki zapisać z niepewnością postępując zgodnie ze wskazówkami zawartymi w p. 2. Określić składniki niepewności pomiaru.

4. Podłączyć do wejść X i Y oscyloskopu dwa generatory przebiegu sinusoidalnego i zmieniając częstotliwość jednego z nich obserwować figury Lissajoux na ekranie. Jakie warunki muszą spełniać przebiegi wej­ściowe aby na ekranie otrzymać figurę Lissajoux? Dlaczego przy obu równych częstotliwościach figura wyświetlana na ekranie zmienia swój kształt?

Dokładność pomiaru oscyloskopem.

Na dokładność pomiaru oscyloskopem składają się między innymi: błąd odczytu, błąd kalibracji, błąd liniowości wzmacniaczy odchylania poziomego i pionowego, błąd liniowości generatora podstawy czasu, błąd paralaksy itd. A zatem całkowitą względną niepewność pomiaru dowolnej wielkości Q (np. napięcia, czasu itd.) można określić jako:

gdzie:

– względna niepewność odczytu odległości,

– względna niepewność kalibracji,

– względna niepewność nieliniowości wzmacniaczy,

– względna niepewność nieliniowości generatora podstawy czasu.

Uwaga!!! Błąd paralaksy jest niemierzalny. We współczesnych oscyloskopach jest on zminimalizowany w takim stopniu, że można go pominąć.

Niepewność odczytu

Bezwzględna niepewność odczytu jest dokładnością (rozdzielczością) z jaką należy wykonywać odczyt odległości l_x. Zgodnie z poniższym rysunkiem odległość l_x należy odczytywać od zewnętrznych krawędzi przebiegu. Przyjmując, że przebieg idealny (linia przerywana) ma nieskończenie małą grubość, maksymalny błąd jaki możemy popełnić przy odczycie odległości to ½ grubości linii na górze i ½ grubości linii na dole. Wynika stąd, że wartość bezwzględnej niepewności odczytu jest równa grubości linii Dl_x przebiegu ustawionego na ekranie oscyloskopu. A zatem im grubość linii cieńsza tym dokładniejszy jest odczyt. Z kolei względna niepewność odczytu określona jest zależnością:

Z powyższych rozważań wynika, że im cieńsza linia i im większa odległość l_x tym względna niepewność odczytu będzie mniejsza.