Методы измерений

1. Метод калиброванных шкал и разверток - основной метод непо­средственной оценки. Процесс измерения сводится к подсчету числа клеток по вертикали (амплитуда) и горизонтали (длительность).

2. Компенсационный метод – метод сравнения с мерой. Индикатор осциллографа является нуль – индикатором. При этом можно использовать самую чувствительною шкалу осциллографа, подавая на дифференциальный вход компенсирующий сигнал.

Измерение значения напряжения методом непосредственной оценки сводит­ся к определению вертикальных размеров изображения h на экране ЭЛТ. Значение измеряемого напряжения

.

По сути, осциллографические измерения методом непосредственной оценки являются косвенными измерениями. Следо­вательно, предел относительной погрешности результатов изме­рения напряжения можно оценить по формуле:

Погрешность коэффициента отклонения - инструментальная. погрешности. Она зависит, в первую очередь, от толщины линии луча на экране ЭЛТ. Его ширина составляет от 0,2 мм до 1,0 мм. Погрешность определения раз­меров по оси Y также по своей сути является инструментальной, но в нее входит и погрешность параллакса, поэтому обычно ее назы­вают погрешностью отсчета. Она тем меньше, чем больше размер изображения, наблюдаемого на экране, и чем тоньше луч. Современные осцил­лографы имеют поперечные размеры экрана 10-15 см, типовая погрешность отсчета для них составляет от 0,5% до 2%.

При измерении напряжения с помощью осциллографа методом сравнения с мерой используется разновидность метода, известная как метод замещения. Метод замещения состоит в том, что измеряемая величина замещается известной величиной воспроизводимой мерой (например, встроенным калибратором амп­литуды). Напряжение на выходе калибратора, при котором показания осцилло­графа такие же, как при измерении искомого напряжения, равно измеряемому значению.

Измерение периода Т_X методом непосредствен­ной оценки выполняется практически так же, как измерение U_x, и сводится к опре­делению К_р, являющегося ценой деления шкалы, и к определению горизонталь­ных размеров изображения L_X на экране ЭЛТ. Для калибровки используется калибратор длительности. Оценка длительности измеряемого периода производится по формуле:

Измерения косвенные, и предел относительной погрешности результатов из­мерения периода вычисляется по формуле:

.

Значе­ние частоты определяется по формуле: . Для определения значе­ния круговой (циклической) частоты служит соотношение .

Угол сдвига фаз представляет собой модуль разности фаз двух гармониче­ских сигналов U₁(t) и U₂(t) одинаковой частоты. Таким образом, если , a , то согласно определению угол сдвига фаз равен: . При = 0 гармони­ческие напряжения называются синфазными, при - противофазными.

Измерение угла сдвига фаз методом непосредственной оценки может выполняться способом линейной развертки. В первом случае на экране двулучевого осциллографа получают изображение кривых и , взаимное расположение которых несет ис­комую информацию (см. рис. 2).

Рис. 2

Значение угла сдвига фаз в градусах вычис­ляют по формуле:

,

где ab и ас - длина соответствующих отрезков осциллограммы.

Измерения кос­венные, следовательно, предел относительной погрешности измере­ния угла сдвига фаз можно вычислить по формуле:

.

В целом абсолютная погрешность измерения этим методом составляет, как правило, .

При измерении угла сдвига фаз путем сравнения с мерой используется так называемый нулевой метод, когда в цепь опорного сигнала включают образцовый регулируемый фазовращатель. Этот метод измерений заметно точнее, погрешность измерений составляет .