2014-01-31
1119
МЕТРОЛОГИЯ ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
n Общая погрешность результата измерения, выполненного с помощью осциллографа, содержит те же составляющие, что и погрешность результата любого другого измерения:
n инструментальную,
n методическую
n субъективную.
n Но в подходах к оценкам отдельных составляющих отражается определенная специфика осциллографических измерений.
n Инструментальная погрешность результата осциллографического измерения складывается из статической (при постоянном или низкочастотном входном сигнале) и
n динамической составляющих.
n Статическая погрешность. При измерении как амплитудных, так и временных параметров можно использовать общий подход к оценке погрешностей.
n Поскольку подавляющее большинство случаев применения ЭЛО основано на измерении длин линейных отрезков (например, при измерении амплитуды и периода сигнала, длительности импульса), то наличие систематических аддитивных погрешностей каналов У и Х не приводит к погрешностям результатов, так как определяет лишь сдвиг изображения на экране.
|
|
|
n Мультипликативные же погрешности каналов в большинстве случаев влияют на результат измерения, так как искажения линейных параметров изображения на экране при этом линейно зависят от значения входной величины.
n Пределы допустимых относительныхмультипликативныхпогрешностей каналов У и Х называются погрешностями коэффициентов отклонения и задаются количественно,
n Например, так:δY= 5 %; δX = 2 %. Эти значения характеризуют только статическую (или низкочастотную) погрешность воспроизведения сигналов каналами
n Динамическая погрешность.
n Входные каналы ЭЛО не в состоянии воспринимать («пропускать») высокочастотные сигналы в бесконечно широкой полосе частот. Есть естественные ограничения.
n Полоса частот, которую пропускает канал ЭЛО (т. е. позволяет нормально исследовать), зависит от схемотехники и элементной базы его каналов.
n Понятно, что чем шире полоса частот, тем лучше. Ее граница определяется верхней частотой fВ полосы пропускания
n К характеристикам ЭЛО, определяющим динамическую погрешность, относятся:
n • амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и значение верхней границы f полосы пропускания по каналам Y и Х,
n • время нарастания τН переходной характеристики канала
n • время установления τ У
n • неравномерность АЧХ канала Y
n • фазочастотная характеристика (ФЧХ) канала Y. Эти значения характеризуют только статическую (или низкочастотную) погрешность воспроизведения сигналов каналами.
n Практическое определение реальной АЧХ канала Y (рис. 4.17).
|
|
|
n На вход канала Y ЭЛО подается синусоидальный сигнал от высокочастотного генератора, частота которого может регулироваться в широких пределах (верхняя граница диапазона изменения частоты должна быть не менее верхней границы fВ, полосы пропускания исследуемого ЭЛО).
n Затем, изменяя частоту сигнала генератора и поддерживая (с помощью показаний широкополосного электронного вольтметра) амплитуду сигнала постоянной, фиксируют амплитуду изображаемого на экране сигнала.
n Так можно построить по некоторому множеству точек кривую АЧХ канала
n Верхняя граница fВ полосы пропускания (для канала с открытым входом) определяется по уровню уменьшения относительной амплитуды на —З дБ и задается в паспорте на ЭЛО (например, так: fВ = 10 МГц).
n Зная АЧХ, можно определить погрешность воспроизведения на экране амплитуды синусоидального сигнала известной частоты.
n Например, при частоте входного сигнала f = 5 МГц и значению fВ = 10 МГц погрешность воспроизведения амплитуды синусоидального сигнала на экране составит приблизительно —10% (см. рис. 4.18).
n Время нарастания τН переходной характеристики канала и время установления τУ характеризуют реакцию ЭЛО на скачкообразные (импульсного характера) изменения входного сигнала.
n Время нарастания τн определяется интервалом времени изменения сигнала на экране от 0,10 UMAX до 0,9 UMAX амплитудного значения сигнала UMAX (рис. 4.19, а).
n Время установления τУ, определяется интервалом от 0,10 UMAX до вхождения сигнала в заданную зону ±Δ (например, 5 % от UMAX, рис. 4.19, 6)..
n Время установления τ У, определяется интервалом от 0,10 UMAX до вхождения сигнала в заданную зону ±Δ (например, 5 % от UMAX, рис. 4.19, 6)..
n На практике значения времен нарастания τн и установления τу канала Y определяются так, как показано на рис. 4.20.На вход канала Y ЭЛО подается сигнал от генератора прямоугольных импульсов.
n (Длительность фронта выходного сигнала генератора должна быть заметно меньше ожидаемого времени нарастания и времени установления канала исследуемого ЭЛО.)
n Затем, измерив указанные параметры осциллограммы сигнала, определяют искомые значения времен нарастания τН, и установления τУ. Неравномерность АЧХ канала и фазочастотная характеристика (ФЧХ) канала Y определяют в основном искажения формы несинусоидальных входных сигналов.
