Измерение временных интервалов.

а) Метод калиброванной шкалы (калиброванной развертки).

Метод основан на использовании известного, предварительно откалиброванного коэффициента развертки [с/дел], значения которого задаются переключением времязадающих цепей генератора развертки канала горизонтального отклонения осциллографа.

Значение измеряемого временного интервала определяется по формуле:

                                               [с],                           (5.6)

где  - коэффициент развертки (с/дел),

 - множитель развертки (обычно 0,1; 0,2; 0,5),

 - размер изображения по горизонтали (дел).

Погрешность метода составляет 5-10%.

б) Метод сравнения. Метод основан на использовании высокостабильных образцовых (маркерных) меток времени, которые совмещаются с измеряемым временным интервалом. Для получения меток на Z-вход осциллографа подается сигнал генератора образцовой частоты, осуществляющий модуляцию яркости луча. Значение измеряемого временного промежутка определяется выражением

,

где п,  - соответственно число и период образцовых меток. Погрешность метода может достигать 1-3%. Существуют различные модификации метода сравнения, позволяющие получить значительно более высокую точность измерения временных интервалов (погрешность измерения временных интервалов порядка 1 нс).

Погрешности измерений. Различают следующие виды погрешности измерений с помощью осциллографа: погрешность , общая погрешность измерения U, погрешность , общая погрешность измерения t, параметры переходной характеристики, параметры АЧХ.

Обычно эти погрешности нормируются и приводятся в техническом описании на осциллограф.

При этом можно выделить следующие виды погрешностей:

1) Погрешность измерения напряжения из-за спада АЧХ.

Из АЧХ канала Y осциллографа видно, что в пределах полосы пропускания при равных значениях входного напряжения величина изображения на экране осциллографа будет уменьшаться по мере приближения частоты сигнала к значению . Т.е. возникает частотная погрешность, обусловленная спадом АЧХ в области верхних частот. Погрешность носит систематический характер, и поэтому может быть устранена путем введения поправочного множителя, определяемого из конкретной АЧХ осциллографа.

2) Погрешность при измерении длительности фронта и среза импульсов за счет переходной характеристики.

Из переходной характеристики осциллографа видно, что при исследовании импульсных сигналов происходит увеличение длительности фронта и среза изображения импульса на экране относительно входного из-за влияния входной цепи и времени нарастания осциллографа. В общем виде длительность фронта изображения

                                       ,                       (5.7) 

где  - длительность фронта импульса на входе осциллографа;

 - время нарастания входной цепи;

 - время нарастания переходной характеристики.

Погрешность  носит систематический характер.

При согласованном входном кабеле часто  достаточно мала, и тогда реальная длительность фронта определится выражением:

                                           .                         (5.8)

3) Погрешности за счет неравномерности переходной характеристики и АХЧ, нелинейности  и  устранить не удается из-за индивидуального характера этих погрешностей. Они носят случайный характер и нормируются в техническом описании (например, %).

4) Случайная визуальная погрешность определения размеров изображений по вертикали и горизонтали

                                         %,                            (5.9)

где q - ширина луча,

  l - размер изображения.

Часто в техническом описании даются общие погрешности измерения напряжения и времени, представляющие собой сумму указанных выше погрешностей. В зависимости от них выпускаются осциллографы четырех классов точности 1, 2, 3, 4, погрешности которых соответственно 3, 5, 10, 12%.

Выбор осциллографа для решения конкретной измерительной задачи осуществляется согласно назначения и по техническим параметрам (полоса пропускания, диапазон измерений, погрешности и т. д.) различных типов осциллографов.

6 ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ,

ЧАСТОТЫ И ФАЗОВОГО СДВИГА СИГНАЛОВ