Методы измерения параметров импульсного сигнала с помощью осциллографа. Погрешности измерения.

Измерение амплитудных и временных параметров сигнала с помощью осциллографа выполняется косвенным методом. По масштабной сетке, изображенной на экране ЭЛТ, отсчитывают линейные размеры изображения сигнала в вертикальном и горизонтальном направлениях, и по известным коэффициентам, которые устанавливают количественные соотношения между параметрами сигнала и соответствующими параметрами изображения, вычисляются амплитудные и временные характеристики сигнала. Этими коэффициентами являются коэффициенты отклонения и развертки.

Осциллографические измерения амплитуды импульса и его длительности могут быть осуществлены двумя методами: методом непосредственной оценки и методом сравнения. Первый метод допускает| использование осциллографа как измерительного прибора с нормируемыми метрологическими характеристиками. При измерении методом сравнения осциллограф используется в качестве устройства сравнения (компаратора).

2.5.1 Измерение амплитуды импульса методом непосредственной оценки. Напряжение импульсного сигнала подается на вход Y. Устанавливается необходимый режим развертки и синхронизации, а также такое значение коэффициента отклонения К_откл, при котором на экране ЭЛТ наблюдается устойчивое изображение импульса, которое занимает по вертикали не менее 40% рабочего поля экрана. По масштабной сетке отсчитывают размер изображения h (в делениях). Амплитудное значение напряжения U_m, вычисляем по формуле:

если импульс однополярный;

если импульс двухполярный.

Суммарная погрешность канала вертикального отклонения определяется по формуле:

(2.3)

где – погрешность коэффициента отклонения;

– визуальная погрешность отсчёта;

– погрешность, обусловленная неравномерностью ПХ.

Погрешность коэффициента отклонения определяется следующими составляющими:

,

(2.4)

где – погрешность калибратора амплитуды;

– погрешность, вызванная нелинейностью амплитудной характеристики тракта вертикального отклонения.

Визуальная погрешность отчета определяется погрешностью смещения линий луча со штрихами шкалы масштабной сетки и погрешностью отсчета положения линии луча к делениям шкалы. Значение относительной погрешности отсчета в относительных единицах будет равно:

,

(2.5)

где h – величина изображения для заданного значения U_m, мм, b - ширина линии луча мм.

Оценим возможное значение визуальной погрешности при величине изображения h.

Например, если у осциллографа h=80 мм и b=0,8 мм, получим:

или .

Погрешность из-за неравномерности ПХ (минимальное значение которой для большинства осциллографов не превышает ширины линии луча, а максимальное 3%) находится в пределах 1-3 %.

Самое большое значение имеет погрешность коэффициента отклонения, которая, например, для осциллографов 2-го и 3-го классов равна, соответственно, 4 и 10 %.

2.5.2. Измерение длительности импульса методом непосредственной оценки.Напряжение импульсного сигнала подается на вход Y. Органами регулирования осциллографа добиваются такого устойчивого изображения импульса, при котором его уровень, равный 0,5U_m размещается на центральной горизонтальной линии шкалы и занимает не менее 40% ее длины. По масштабной сетке отсчитываются длина изображения импульса l, дел.

Длительность периода рассчитывается по формуле:

Суммарная погрешность измерения периода (d_Т) определяется по формуле:

(2.7)

где δ_Кр – допустимая погрешность коэффициента развертки, которая приводится в метрологических характеристиках осциллографа.

.

(2.8)

Контрольные вопросы