Лабораторная работа л-04-2 Осциллографические измерения

Цель работы: приобретение навыков измерений различных электрических величин и их параметров с использованием осциллографа.

Наличие калибровки по напряжению и по времени позволяет использовать электронный осциллограф (ЭО) не только для визуального наблюдения формы исследуемых сигналов, но и для измерения параметров этих сигналов.

Задачами данной работы являются:

• измерение амплитуды напряжения синусоидальной, импульсной формы, а также напряжения постоянного тока;

• измерение периода и частоты синусоидальных и импульсных напряжений;

• измерение временных параметров импульсных сигналов (длительность импульса, передний и задний фронты);

• измерение частоты методом фигур Лиссажу;

• измерение частоты методом круговой развертки;

• измерение комплексного сопротивления;

• измерение фазовых сдвигов;

• экспериментальное определение погрешностей измерения напряжения и временных интервалов.

Используемое оборудование:

• электронный осциллограф типа С1-65;

• генератор синусоидального напряжения типа Г3-109 (2 шт.);

• генератор импульсных сигналов типа Г5-54;

• магазин сопротивлений Р33;

• мультиметр цифровой В7-16 (или YOKOGAWA 75550);

• частотомер цифровой Ч3-33;

• источник постоянного напряжения ИПС-1;

• модуль с резистивно-емкостной цепью;

• разветвитель.

Перед началом измерений ЭО необходимо подготовить к работе и откалибровать по амплитуде и по длительности (см. приложение А). При измерениях ручки плавной регулировки коэффициента усиления и длительности развертки всегда должны находиться в крайнем правом положении.

Деления в обозначениях K_y и K_р соответствуют крупным делениям масштабной сетки на экране ЭО.

При измерениях важно всегда размещать осциллограмму в пределах рабочей части экрана ЭО и минимизировать ширину линии луча.

1 Измерение напряжений

При измерении напряжений используют два метода:

• метод калиброванного масштаба (метод прямого измерения);

• метод сравнения.

1.1 Измерение амплитуды синусоидального сигнала методом калиброванного масштаба

Установите на генераторе синусоидальных сигналов типа Г3-109 (Г3-102; Г3-111) частоту 1 кГц и напряжение (1…3) В и подключите его выход к входу электронного осциллографа (ЭО).

1.1.1 Отключите внутреннюю развертку (переключатель множителя развертки в положении « Х» и переключатель вида синхронизации в положении «Внешняя 1:1»). На экране ЭО должна наблюдаться вертикальная линия. С помощью входного аттенюатора путем подбора коэффициента отклонения K_y установите на экране длину h_у вертикального отрезка так, чтобы она составляла от 2/3 до 4/5 от размера экрана по вертикали.

При симметричном относительно нулевого уровня напряжении длина h_у пропорциональна двойной амплитуде, т.е. размаху измеряемого напряжения.

Амплитуда напряжения определяется согласно выражению

1.1.2 Включите внутреннюю развертку и подберите коэффициент развертки таким образом, чтобы на экране были видны две прямых линии (рисунок 1), расстояние h_у между которыми пропорционально размаху измеряемого напряжения.

Определите амплитуду, пользуясь приведенной выше формулой.

Погрешность измерения методом калиброванного масштаба составляет (5…10) %.

Ее составляющие:

• погрешность калибратора;

• погрешность настройки масштаба вертикальной оси оператором;

• толщина луча на экране осциллографа.

Точность измерений можно повысить, если применить метод сравнения.