N Чем меньше размер нужного параметра на осциллограмме, тем хуже, так как тем больше относительная погрешность его определения

Режим линейной развертки (режим Y—t)

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

n В случае осциллографических измерений значения амплитудных и временных параметров сигнала находят по его изображению на экране

n (т. е. по осциллограмме) посредством определения размеров линейных отрезков.

n Поэтому, во избежание значительных погрешностей, важно выбирать оптимальные значения коэффициентов отклонения по каналам Y и Х, т. е. такие, при которых интересующий нас параметр представляется отрезком наибольшей возможной (в пределах сетки экрана) длины.

n Пример расчета предельных инструментальных и субъективных погрешностей результата измерения временных параметров.

n По изображению периодического сигнала требуется определить значения длительности импульса и периода повторения Т импульсной последовательности (рис. 4.28, а), а также оценить инструментальные погрешности результатов.

n Известны значения коэффициента отклонения по оси Х (скорости развертки) КХ1 = 200 мкс/дел. и его относительная погрешность

δХ1 = ±З %.

n Результат измерения периода Т(см. рис. 4.28, а):

Т= 6,5 дел · 200 мкс/дел. = 1300 мкс.

n Инструментальная статическая ΔИ, и субъективная (отсчитывания) ΔС составляющие общей погрешности Δ результата измерения периода Т равны, соответственно:

n ΔИ = (δХ1Т) / IОО = (±3 ·1300) / 100 = ±39 мкс;

n ΔС = ±2(0,1· дел.) = 2(0,1 ·200) = ±40 мкс.

n Окончательная запись результата измерения периода Т в этом эксперименте выглядит следующим образом:

Т= 1300 мкс; Δ = ±79 мкс; рДОВ=1

n Результат измерения длительности импульса τИ1 на этой (первоначально выбранной) скорости развертки (см. рис. 4.28, а) определяется следующим образом:

n τИ1 = 1,3∙200 = 260 мкс.

n Инструментальная ΔИ1 и субъективная ΔС1 составляющие, а также общая абсолютная погрешность измерения Δ1 в этом (первом) измерении равны, соответственно:

n ΔИ1 = (δХ1 τИ1) / IОО = (±3·2б0)/100 = ±7,8 мкс;

n ΔС1 = ±2(0,1·дел.) 2(0,1·200) = ±40 мкс;

n Δ1 = ±47,8 мкс.

n Предельное значение суммарной относительной погрешности измерения длительности импульса при этом составит:

n δ1= (Δ· 100)/ τИ1 = ± (47,8 ·100) / 260 = ±18,4 %.

n Такое значение погрешности может оказаться недопустимо большим. В этом случае целесообразно для повышения точности измерения длительности импульса перейти на другой коэффициент отклонения (развертки), например, изменить на коэффициент КХ2 = 50 мкс/дел. (рис. 4.28, 6).

n Предположим, что погрешность δХ2 при этом значении коэффициента отклонения (на этом диапазоне развертки) отличается от предыдущего и равна δХ2 = ±4 %. В этом эксперименте (см. рис. 4.28, 6) результат измерения длительности импульса τИ2 составит, допустим:

τИ2 = 5,150 = 255 мкс.

n Предельные значения инструментальной ΔИ2 и субъективной ΔС2 составляющих, а также общие абсолютная Δ2 и относительная δ2 погрешности измерения в этом (втором) измерении соответственно равны:

n ΔИ2 = (δХ2 τИ2)/100 = ±(4 · 255)/100 = ±10,2 мкс;

n ΔС2=± 2(0,1· дел.) =± 2(0,1 50) = ±10 мкс;

n Δ2= ±20,2 мкс; δ2= (Δ2 100)/ти2 = ± (20,2 100)/255=± 7,9 %.

n Окончательная запись результата измерения длительности импульса τИ2 (во втором эксперименте) выглядит следующим образом:

n τИ2 = 255 мкс; Δ2 = ±20 мкс;

n рДОВ = 1

n При измерении амплитудных и временных параметров надо всегда стремиться выбирать такие значения коэффициентов отклонения по осям, при которых искомые параметры были бы представлены возможно большими линейными отрезками на экране

n На рис. 4.29... 4.31 показаны примеры неправильного и правильного выбора значений коэффициентов отклонения по осям в некоторых, наиболее часто встречающихся экспериментах.

Измерение временных параметров

n На рис. 4.32, а показано изображение входного сигнала на экране, которое соответствовало бы идеальной АЧХ канала Y, а на рис. 4.32, б— осциллограмма при реальной АЧХ.

n Даже при заметных амплитудных погрешностях воспроизведения и значительных временных задержках линейные отрезки, соответствующие периодам в осциллограммах, одинаковы, поэтому результаты измерения периода и в том, и в другом случаях равны: Т1 = Т2.

n В некоторых экспериментах можно выполнить коррекцию (исправление) результата. Например, при измерении длительности фронта τф импульсных сигналов полезно ввести поправку в результат измерения:

n τф * = √ τф2 - τн2

n где τф * — скорректированный (исправленный) результат измерения; τф — значение длительности фронта, найденное по осциллограмме;

n τН – время нарастания.

n Время нарастания связано с верхней границей fВ полосы пропускания канала Y соотношением

n τН = 0,35 / fВ

n Например,

n если верхняя граница пропускания канала Y, fВ = 10 МГц и результат предварительного измерения длительности фронта τф = 75 нc, то оценить значение времени нарастания τН и затем найти исправленный результат измерения длительности фронта τ*ф можно следующим образом:

n τН = (0,35/10)·10*6 = 35 нс;

τф * = 66 нс.