Электронно-лучевой осциллограф. Структурная схема. Генератор развертки.

Электронный осциллограф представляет собой универсальный измерительный прибор для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров с использованием средств отображения формы сигнала. Они имеют высокую чувствительность, обладают высоким входным сопротивлением и малой инерционностью. Доминирующее положение занимают осциллографы, в которых исследуемый процесс в виде светящейся кривой наблюдается на экране ЭЛТ.

	Канал У

Вход У

Принцип работы: принцип отображения формы сигнала на экране ЭЛТ можно представить как: исследуемое напряжение является функцией времени, отображенной в прямоугольных координатах графической функции U=f(t). Две пары пластин ЭЛТ отклоняют луч в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, которые можно рассматривать как координатные оси. Поэтому для наблюдения исследуемого напряжения на экране ЭЛТ необходимо чтобы луч отклонялся по горизонтальной оси пропорционально времени, а по В. оси – пропорционально исследуемому напряжению. Для этого к ГО пластинам подводится линейно-измен-ся напряжение (ЛИН), которое заставляет луч перемещаться по горизонтали с V=const слева направо и быстро возвращаться обратно. Исследуемое напряжение подается на ВО пластины и след-но, положение пера в любой момент времени однозначно соответствует значению ис-го сигнала в этот момент. За время действия ЛИН луч вычерчивает кривую исл-го сигнала. Изображение называется осциллограммой.

Генератор развертки: разверткой напряжения называют напряжение, определяющее траекторию и скорость перемещения луча ЭЛТ в отсутствии исл-го сигнала. Траекторию, описываемую лучом, принято называть разверткой.

Схема развертки (Ср):

Луч равномерно с постоянной скоростью должен перемещаться от левого края к правому ЭЛТ и очень быстро возвращаться в исходное состояние, что возможно при условии что напряжение на ГО пластинах изм-ся по пилообразному закону. Пилообразное напряжение, выработанное ГР должно иметь высокую линейность участка, создающего прямой ход луча, большую крутизну при обходе луча, амплитуду достаточную для отклонения луча на экране.

 

 

i_R = i_C так как K_U очень большой и ООС очень глубокая, то можно считать, что U^I=0

поскольку во время прямого хода луча U=const получим U_вх=U₀ и

 

 

24. Цифровые средства измерений. Основные понятия и определения. Основные методы преобразования непрерывных измеряемых величин в коды. Классификация ЦИП.

Цифровыми наз-ся СИ автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измер-й инф-ии, показания которых представляется в виде цифровой формы.

ЦИУ – цифровые измерительные устройства. В ЦИУ в соответствии со значением измеряемой величины образуется код – серия условных сигналов или комбинация состояний (положений) элементов ЦИУ.

Классификация ЦИУ.

Основные метрологические св-ва ЦИУ опред-ся способом преобразования непрерывной величины в код, т.к. дальнейшая передача и преобразование кода практически не вносит погрешности. Поэтому основная классификация определяется по способу преобразования непрерывной велечины.

1 гр. ЦИУ последовательного счета:

Признаки: значение измеряемой величины сначала преобразуются в числоимпульсный код, который затем преобразуется в другие коды, удобные для управления отчетным устройством и для выдачи кода в другие приборы.

2 гр. ЦИУ поразрядного уравновешивания:

Основаны на использовании метода сравнения и вычисления

3 гр. ЦИУ считывания

На основе метода считывания

Классификация по:

1) измеряемой величине (вольтметры, частотомеры)

2) в зависимости от степени усреднения значений измеряемой величины

3) по режиму работы. Разделяются на:а)циклические (развертывающие)

б)следящие (процесс преобразования начинается только при отклонении измеряемой величины от ранее измеренной (характер процесса преобразования зависит от значения отклонения измеряемой величины)

В циклических приборах весь процесс преобразования протекает всегда независимо от значения измеряемой величины по заданной программе от начала до конца. Далее процесс повторяется.

Кроме того все ЦИУ делятся по точности, быстродействию и надежности.

 

25. ЦИП с непосредственным преобразованием в код временных интервалов. Приборы для измерения интервала времени. Фазометры. Частотомеры.

Временные интервалы tx могут быть измерены путем подсчета числа квантующихся импульсов стабил. частоты f0=1/T0 пришедших на счетчик за время tx.

ГИСЧ – генератор импульсов стабилизации частоты

Цикл начинается с установки в пересчет. устройство(ПУ) и триггере (Tr). При поступлении старт – импульса Tr открывается, открывается ключ К. Т.о. импульсы ГИСЧ начинают поступать на вход ПУ. После окончания tx стоп импульс возвращает триггер в исходное состоянии. Ключ К закрывается. На отсчет. устройство (ОУ) будет зафиксировано число, которое будет приблизительным временем tx/

Фазометры.

Сдвиг фаз между 2-мя U-ми Ux1 и Ux2 легко преобразуется во временной интервал tx. Поэтому схема фазометра отличаются от предыдущей схемы 2-мя формирователями Ф1 и Ф2, форм-ие старт и стоп импульсы в момент перехода кривых напряжений ч/з 0 и блока выделения временных интервалов, кот. из серии импульсов выдел. только 2.

То – период измерения напряжения Ux1 и Ux2

 

 

Частотомеры

Прибор отличается от прибора измерения времен. интервалов наличием блока выделения временных интервалов выдающего старт и стоп импульсы ч/з интервал tx=nTx, где Тх – период измерения напряжений

n=1,2,3...

N=n*(Tx/To)=n*(f0/fx);

 

.

 

 

26. ЦИП с непосредственным преобразованием в код временных интервалов. Время-импульсный вольтметр.

Принцип действия его состоит в том, что измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется во временной интервал Тx, путем сравнения Ux с линейно изменяющимся напряжением Uk. Далее временной интервал измеряется теми же способами.

Структурная схема:

ГЛИН – генератор линейно изм-гося напряжения

СУ – сравнивающее устройство

ГИСЧ – генератор импульса счета частоты

Тг – триггер

К – ключ

ПУ – пересчетное устройство

ОУ – отсчетное устройство

При запуске старт импульсом в какой-то начальный момент времени t. ГЛИН начнет вырабатывать напряжение. В момент времени t₁ сработает Тг, который откроет К и запустит ГЛИН. Напряжение Uk на выходе ГЛИН начнет изменяться по линейному закону и на вход ПУ под-ся импульсы стабильной частоты. В момент времени t₂ СУ стоп импульсом ч/з Тг и К прекратит подачу импульсов ПУ. Т.о. за время t_x=t₂-t₁ в ОУ будет зафиксировано число n.

Эт. интервал времени

K – коэффициент характеризующий скорость изменения напряжения Uk.

 

 

27. ЦИП с непосредственным преобразованием в код частоты. Частотомер. Частотный интегрирующий вольтметр.

1. частотомер

П.д. пр-ра основан на подсчете числа импульсов частотой f x за интервал времени t и

ГИЗД – генератор импульсов заданной длительности ч/з Тг откроет К на время tи, за это время импульсы частотой fx сформир. Ф пойдут на вход ОУ в кол-ве N.

2. Интегрирующие вольтметры.

В этом приборе измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется в частоту f x=KUx K - коэффициент преобразования. Затем эта частота измеряется по предыдущей схеме на ОУ будет зафиксировано число N:

Показания прибора пропорциональны среднему значению Ux.

 

 

28. ЦИП с непосредственным преобразованием в код напряжения постоянного тока.

Циклический вольтметр

В этом приборе измеряемое напряжение U_X в начале преобразуется в число-импульсный код путем сравнения U_X с известным напряжением U_k возрастающим во времени скачками.

Рисунок

ГЛСН- генератор линейно-ступенчатого напряжения ГИ. При подаче стартового импульса ТГ опрокидывается, изменеяет состояние и своим выходным сигналом открывает ключ К. Импульсы от Ги начинают проходить через К на вход ГЛСН, выраб-го U_k и на ПУ. Напряжение U_k нв выходе ГЛСн начинает возрастать по линейно-ступенчатому закону. При U_х=U_k с определенной погрешностью СУ выдает стон-импульс, возвращающий ТГ в исходное состояние. ТГ закрывает К и тем самым прекращает поступление импульсов на вход ГЛСН и ПУ. На ОУ будет зафиксировано число N, пропорциональное измеряемому напряжению.