2.5. Методики измерений

2.5.1. Осциллографические измерения Измерение постоянного напряжения

При измерении постоянного напряжения генератор развертки должен работать в режиме внутренней синхронизации.

Перед началом измерений следует установить нулевую линию осциллографа – линию, прочерчиваемую разверткой при отсутствии входного сигнала. Измеряемое напряжение подают на открытый вход канала А или Б (переключатель ┴ ~ – в положении ) осциллографа, а переключателем коэффициента отклонения V/ДЕЛ устанавливают луч в пределах экрана. Измеряют число делений, на которое переместился луч, и умножают его на значение коэффициента отклонения.

Измерение переменного напряжения

Для измерения переменного напряжения сигнал подается на закрытый вход канала А или Б. Осциллограф в зависимости от характера измерений может работать в режиме внутренней или внешней синхронизации.

Переключатель коэффициента отклонения V/ДЕЛ выбранного канала ставится в такое положение, при котором размах осциллограммы исследуемого сигнала максимален и находится в пределах экрана. После осуществления синхронизации переключателем ВРЕМЯ/ДЕЛ выбирается такой коэффициент развертки, при котором на экране наблюдается несколько периодов исследуемого сигнала.

Амплитуда напряжения равна половине делений между крайними точками размаха осциллограммы, умноженного на показания переключателя V/ДЕЛ.

Измерение частоты

Частоту периодического сигнала находят путем измерения периода его повторения. Для этого по осциллограмме измеряют расстояния между точками, соответствующими периоду сигнала, умножают его на показания переключателя коэффициента развертки и находят обратную величину.

Измерение сдвига фаз

Сдвигом фаз (фазовым сдвигом) φ называется разность начальных фаз двух гармонических сигналов одинаковой частоты u₁(t) = U_1m × sin(t + ₁) и u₂(t) = U_2m × sin(t + ₂):  = ₁ – ₂.

Для измерения сдвига фаз на вход канала А подают первый сигнал, относительно которого измеряется сдвиг фазы второго (опорный сигнал), а на вход канала Б – второй (сравниваемый сигнал). В результате на экране осциллографа при совмещении нулевых линий развертки обоих каналов наблюдаются осциллограммы, подобные приведенным на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Осциллограммы сигналов со сдвигом фаз

Измерив интервал времени T между моментами, когда сигналы находятся в одинаковых фазах (нулевых), и период следования Т одного из сигналов и соотнося этот период с интервалом T, получим:

.

На рис. 2.3, а величина T, измеряемая относительно точки нулевой фазы сигнала U₁ (точка 0), положительна. Это свидетельствует о задержке второго сигнала относительно первого. Поэтому сдвигу фаз следует приписать знак минус. Если второй сигнал по времени опережает первый (рис. 2.3, б), то сдвиг фаз является положительным.

2.5.2. Снятие амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик

Амплитудно-частотные (АЧХ) и фазо-частотные характеристики (ФЧХ) линейной системы определяют из анализа колебаний, имеющих место на выходе системы при воздействии на ее вход гармонического сигнала.

Для снятия зависимости модуля коэффициента передачи по напряжению от частоты (АЧХ) устанавливают на входе системы некоторое напряжение U_ВХ, которое при всех последующих измерениях поддерживают постоянным.

Затем последовательно, через некоторый интервал, изменяют частоту этого напряжения и измеряют соответствующее напряжение на выходе системы. Полученные отношения U_ВЫХ(f_i) / U_ВХ(f_i) наносят в виде точек на плоскости в прямоугольной системе координат K, f и соединяют эти точки плавной кривой.

Аналогичным образом снимают ФЧХ, представляющую собой зависимость от частоты входного сигнала сдвига фаз между выходным и входным гармоническими сигналами.

Диапазон частот, в котором необходимо проводить измерения, зависит от конкретной линейной системы.