Podstawy Miernictwa Elektronicznego
Wykład 3 2007-11-05
Oscyloskopy
Miernikami analogowymi nazywamy te które wykazami są funkcją ciągłą wartości wielkości mierzonej.
Mierniki Magnetoelektryczne
W tych miernikach odchylenie elementu ruchomego jest wywołane działaniem pola elektromagnetycznego trwałego na cewkę przez którą płynie prąd
Rodzaje elementów ruchomych w mierniku:
Magnes :
Cewka
Amperomierz mierz prąd płynący przez ustrój pomiarowy. W praktyce najwyższy prąd znamionowy nie przekracza 25 mA a najmniejszy kilka nano A. W celu zwiększenia zakresu pomiarowego montuje się opornik zwany boczniakiem (bocznikowanie).
Oscyloskop
Wyświetla obraz świetlny badanych przebiegów.
Wyróżniamy oscyloskopy:
Analogowe
Obraz przebiegów jest rysowany na ekranie w czasie rzeczywistym.
Podstawowe parametry:
- pasmo oscyloskopu,
Pasmo częstotliwości oscyloskopu: od 0Hz do spadku wzmocnienia oscyloskopu o 3 dB
- czas narastania
- współczynnik odchylenia
Określa czułość oscyloskopu. Daje nam info jakie sygnały możemy mierzyć. Wyraża się go w V na działkę(około 1 cm)
- współczynnik czasu
Wyraża się go w sekundzie na działkę i obrazuje on wyskalowanie na osi poziomej X ekranu oscyloskopu. Im mniejsza jest podstawa czasu tym szybsze i krótsze przebiegi można mierzyć.
- liczba torów wejściowych
1 lub 2 torów wejściowych (1 przebieg 1 tor).
Można porównywać przebiegi 2 metodami:
- za pomocą przełącznika elektronicznego z toru 1 na 2 i na odwrót
- za pomocą 2 strumieniowej lamie oscyloskopowej
- parametry lampy oscyloskopowej
- wielkość pola pomiarowego
- rodzaj luminoforów
Z lampą pamiętającą
Stosuje się do pomiarów wolno zmiennych, jednorazowych oraz do porównania przebiegów w różnym czasie.
Podstawowe parametry:
- rodzaj pamięci
- czas pamiętania
- szybkość rysowania cm/mm sek.
Próbkujące
Przeznaczony do pomiarów bardzo szybkich pomiarów powtarzalnych. Jego działanie polega na sukcesywnym pobieraniu fragmentów przebiegu za każdym następnym okresem. A następnie złożenie i wyświetlenie na ekranie.
Umożliwiają pomiary przebiegów powtarzalnych w paśmie 6 Hz do kilkudziesięciu GHz.
Metody pomiaru:
- sekwencyjne
- przypadkowe
- w czasie rzeczywistym
Cyfrowe
Mierzenie cyfrowe polega na pobraniu próbki danego sygnału a następnie na zamianie w słowo cyfrowe i zapamiętywaniu w pamięci cyfrowej. Daje to możliwość wykonania operacji na pomiarze, rejestracja wielu różnych przebiegów.
Matematyczne przetwarzanie sygnału:
- uśrednianie w celu usunięcia zakłóceń i szumów, obliczanie wartości skutecznej.
- dodawanie i mnożenie sygnałów.
Budowa i zasady działania oscyloskopu.
Lampa oscyloskopowa
Umożliwia wzrokową obserwację przebiegów elektrycznych zmiennych. Szybkość przekazu jest ograniczona bezwładnością elektronów.
Główne elementy składowe:
Wyrzutnia elektronowa:
Emitująca i skupiająca elektrony w wąską wiązkę. Źródłem elektronów jest katoda cylindryczna pośredni żarzona i pokryta w części czołowej pastą emisyjną.
System odchylania strumieni elektronów.
Strumień może być odchylany;
- polem elektrycznym za pomocą płytek odchylających (szerzej stosowane).
- polem magnetycznym za pomocą cewek
Ekran wysyłający światło widzialne pod wpływem bombardowania elektronami.
Światło powstaje dzięki pokryciu ekranu luminatorem.
Wszystko to zamknięte w szklanym balonie próżniowym.
W lampach 2 strumieniowych są 2 kompletne systemy przyspieszająco odchylające ale 1 ekran.
Działanie oscyloskopu analogowego
Rys 2
W układzie tym sygnałem mierzonym na wejściu Y przez tłumik steruje wzmacniacz odchylenia pionowego Y. Na wyjściu otrzymujmy sygnał wzmocniony, symetryczny. Pokrętło płynnej regulacji współczynnika odchylenia zmienia wzmocnienie co umożliwia uzyskanie przebiegu o dogodnej do pomiaru wysokości. Z toru wzmacniacza Y pobierana jest część sygnału mierzonego w celu uzyskania synchronizacji podstawy czasu z mierzonym sygnałem.
Sygnałem synchronizujący steruje układ generacji podstawy czasu. Układ ten generuje piłokształtne napięcie liniowo narastające.
Napięcie po wzmocnieniu we wzmacniaczu odchylenia poziomego X. Na płytkach X napięcie liniowo zmieniające się odchyla jednostkę na ekranie w kierunku poziomym dając liniową podstawę czasu.
Układ wzmacniania wytwarza prostokątny impuls rozjaśniający którym steruje wzmacniacz modulacji jasności. Impuls jest zgodny z napięciem piłokształtnym podstawy czasu i jego zadaniem jest rozjaśnianie plamki na ekranie tylko na czas rysowania obrazu.