Pomiary za pomocą oscyloskopu

Pomiar napięć

Oscyloskop stosowany jest najczęściej do pomiaru amplitudy lub wartości chwilowej napięcia przemiennego.

Znanych jest wiele metod pomiaru napięcia za pomocą oscyloskopu, różniących się między sobą szybkością i prostotą wykonania pomiaru, dokładnością. Niezależnie od metody pomiaru, chcąc uzyskać maksymalną dokładność należy przestrzegać następujących zasad:

• mierzony sygnał powinien zająć maksymalną wysokość ekranu,

• obraz na ekranie należy dobrze zogniskować,

• z pomiaru należy wyeliminować grubość linii stale odczytując wysokość obrazu z jednej jego strony.

Wartość międzyszczytową napięcia UPP wyznacza się z pomiaru długości odcinka d. Pomiaru amplitudy okresowych napięć przemiennych można również dokonać przy wyłączonej podstawie czasu. Na ekranie otrzymuje się wówczas odcinek pionowy odpowiadający wartości międzyszczytowej.

Amplituda badanego przebiegu Up jest równa:

gdzie: d - wysokość obrazu badanego napięcia w [cm]

K - aktualna wartość współczynnika odchylania pionowego (wzmocnienia w torze Y) w [V/cm]

Pomiar amplitudy przedstawioną metodą obarczony jest błędem:

gdzie: d - niedokładność odczytu długości odcinka d (zazwy-

czaj nie lepsza od ±0.5mm)

- niedokładność określenia współczynnika odchylania

pionowego (błąd kalibracji wzmocnienia toru Y)

Podczas pomiaru napięć należy zwracać uwagę na właściwy wybór (za pomocą przełącznika umieszczonego na płycie czołowej oscyloskopu) rodzaju sprzężenia wejścia oscyloskopu z pozostałą częścią toru Y. Mogą tu mieć miejsce dwa przypadki:

a) sprzężenie pojemnościowe (AC) - składowa stała jest wyeliminowana z badanego przebiegu,

b) sprzężenie bezpośrednie (DC) - składowa stała jest przenoszona przez tor Y.

Pomiar częstotliwości

Pomiar częstotliwości za pomocą oscyloskopu może być wykonany dwiema metodami. Pierwsza z metod (mniej dokładna) polega na bezpośrednim odczycie okresu przebiegu z ekranu oscyloskopu z wykorzystaniem kalibrowanej podstawy czasu. Druga metoda (dokładniejsza), znana jako metoda figur Lissajous, wykorzystuje oscyloskop do porównania dwu częstotliwości: mierzonej i wzorcowej.

Okres badanego przebiegu wyznacza się ze wzoru:

T=lc

gdzie: l - długość odcinka odpowiadająca okresowi badanego

przebiegu odczytana z ekranu w [cm],

c - współczynnik czasu w [µs/cm], [ms/cm] lub [s/cm].

Błąd względny pomiaru okresu (częstotliwości) jest równy:

Ponieważ zwykle współczynnik czasu jest określony z małą dokładnością, to błąd pomiaru częstotliwości jest duży, rzędu kilku %.

Układ do pomiaru częstotliwości metodą figur Lissajous

W celu porównania dwóch częstotliwości, do jednego z kanałów oscyloskopu, np. kanału Y doprowadza się napięcie o częstotliwości fX, a do kanału X doprowadza się napięcie z generatora wzorcowego o regulowanej częstotliwości fW. Częstotliwość generatora wzorcowego reguluje się tak, aby na ekranie oscyloskopu otrzymać obraz nieruchomy. Kształt krzywej, którą strumień elektronów kreśli na ekranie oscyloskopu zależy od kształtu przebiegów, stosunku częstotliwości i kąta przesunięcia fazowego napięć doprowadzonych do kanałów Y i X. Krzywe te noszą nazwę figur Lissajous.

Pomiar przesunięcia fazowego

Znanych jest kilka metod pomiaru przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu. Najprostszy sposób polega na zastosowaniu oscyloskopu dwukanałowego. Do wejść kanałów A i B (rys. 8.10a) doprowadza się badane napięcia. Po uzyskaniu nieruchomego obrazu odczytuje się z ekranu (rys. 8.10b) długości odcinka odpowiadającego okresowi badanych przebiegów (odcinek b) oraz odpowiadającego kątowi przesunięcia fazowego (odcinek a).

Mierzony kąt przesunięcia fazowego oblicza się ze wzoru:

Pomiary impulsowe

Bardzo często w technice układów elektronicznych występują przebiegi elektryczne w postaci ciągu impulsów prostokątnych. Kształt rzeczywisty impulsu zawsze w mniejszym lub większym stopniu odbiega od kształtu prostokąta. Do pomiaru podstawowych parametrów charakteryzujących przebieg impulsowy najczęściej stosowany jest oscyloskop elektroniczny.

Pomiary w technice impulsowej często sprowadzają się do porównania kształtu napięcia na wejściu badanego układu (dostarczanego przez generator impulsów prostokątnych) z kształtem impulsów w wybranych węzłach układu. Podczas tych pomiarów należy stale pamiętać, że nie ma zarówno idealnych generatorów jak i oscyloskopów. Dlatego pełna ocena parametrów badanego przebiegu impulsowego powinna uwzględnić parametry generatora i oscyloskopu. Np. ocena małych zniekształceń impulsu o krótkim czasie narostu jest bardzo trudna, gdyż nigdy nie ma pewności, które ze zniekształceń zawierał impuls, a które wprowadził oscyloskop. 10%

---