evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Стробоскопические осциллографы (обозначение С7) используют стробоскопическое преобразование масштаба времени. Их полоса пропускания достигает 10 ГГц. При помощи осциллографов этого вида можно исследовать повторяющиеся сигналы с амплитудой несколько милливольт и длительностью несколько пикосекунд. Запоминающие осциллографы (обозначение С8) применяются для исследования медленных процессов и однократных импульсов. Запоминание осуществляется при помощи специальных ЭЛТ.
Длительность измеряемых интервалов времени достигает десятков секунд. Время сохранения — от нескольких часов до нескольких суток, 88 Специальные осциллографы (С9) в основном предназначены для исследования телевизионных и радиолокационных сигналов. Для одновременного исследования нескольких сигналов используют миоголучееые осциллографы. Обычно оии имеют два канала вертикаль/ ного отклонения, однако выпускаются также осциллографы с большим числом каналов (до пяти) .
В последнее время все большее распространение получают электронные осциллографы с цифровой обработкой сигнала. В таких приборах аналоговый блок, представляющий собой обычный (аналоговый) осциллограф, дополнен блоком дискретизации аналогового сигнала и цифровым блоком. В состав последнего входят микропроцессор, который управляет процессами преобразования сигналов и процедурой измерения, а также клавиатура, позволяющая вводить необходимые программы. Введение цифровой обработки значительно расширило возможности осциллографа.
Появилась возможность автоматизации управления его работой, увеличения производительности. Измеряемая информация может быть подвергнута необходимой обработке, упорядочению и запоминанию. Параметры сигнала в цифровой форме отображаются на экране ЭЛТ, Массивы информации могут быть представлены на экране в виде гистограмм, графиков, таблиц и тд. По желанию оператора можно изменить масштаб, вычленить и растянуть какую-либо часть осциллограммы, наложить друг на друга или одновременно представить на экране несколько зависимостей. Автоматическая калибровка в ходе измерения, коррекция погрешностей, уменьшение влияния помех благодаря усреднению сигнала за большое число периодов приводит к существенному повьппеиию точности измерений.
Возможность вычисления и отображения на экране преобразования Фурье исследуемого сигнала, дифференцирования, интегрирования и других операций качественно меняют характер получаемой информации. Светолучевые осциллографы. Светолучевые осциллографы используются для исследования электрических сигналов с верхней частотой, не превышающей 30 кГц. Достоинством этих приборов является простота устройства„возможносп одновременной регистрации большого числа (обычно 12 или 24) процессов.
Светолучевой осциллограф состоит из магнитною блока с осциллографическими гальванометрами (ОГ), оптической системы, развертывающей системы, отметчика времени и блока питания. Осциллографический гальванометр представляет собой укрепленную на растяжках подвижную рамку магнитозлектрического измерительного механизма, заключенную в кожух из магнитного материала. На кожухе укреплены магнитно-мягкие полюсные наконечники. ОГ вставляются в специальные гнезда, являющиеся воздушными зазорами магнитопровода единого постоянного магнита. Таким образом, все рамки находятся в постоянном магнитном поле.
При прохождении по рамке исследуемого тока происходит ее поворот, как и в обычном 89 магвитозлектрическом механизме. Из-за того по подвижная часть ОГ имеет малый момент инерции, угол ее отклонения в калщый момент времени пропорционален мгновенному значению тока. На подвижной части ОГ укреплено маленькое зеркальце для светового отсчета. Схема общего устройства осциллографа приведена на рис. 2.49. Луч света от источника 1 проходит через узкую щель 2 и призму 3 и отражается от зеркальца 4.
Затем он попадает на призму 5„где разделяется на две части. Часть луча проходит поверх призмы 5 и концентрируется с помощью цилиндрической линзы 6 в точку на фотопленке 7, Вторая часть луча отклоняется призмой 5 и направляется на зеркальньй многогранный барабан 8, отражаясь от которого, падает на экран У. Если пленка 7 и зеркальный барабан 8 находятся в покое, то при колебаниях зеркала от четырех ОГ световое пятно описывает на пленке в поперечном направлении и на экране прямую линию. Для наблюдения и фотографирования исследуемого процесса во времени надо развернуть движение луча по оси времени.
Для этого пленку протягивают, а зеркальный барабан приводят во вращение. Если скорость вращения барабана такова, что луч пермещается по одной грани в течение времени, равного целому числу периодов исследуемого тока, то кривая на экране неподвижна. Лентопротяжный механизм и барабан приводятся двигателем.
Следует отметить, что устройства для визуального наблюдения отсутствуют во многих современных светолучевых осциллографах. которые осуществляют только функцию регистрации на фотоносителе. Для задания масштаба времени используют специальные отметчики, с помощью которых на носитель наносятся метки, разделенные известными временными интервалами. Отметчикн времени обычно строятся на основе злектоомеханнческих устройств. Функцию отметчика может 90 выполнять также специально выделенный для этой цели ОГ, на вход которого подаются импульсы с известным периодом, регистрируемые одновременно с исследуемым сигналом.
Область применения светолучевых осциллографов ограничивается инерционностью подвижной части. Без существенных искажений этим прибором можно регистрировать синусондальные токи и напряжения с частотами не свьпне 30 кГц. Светолучевые осциллографы применяются при исследовании электрических машин и аппаратов, в геологии при поисках ископаемых сейсмическими методами, для регистрации землетрясений и т.п.
2.12. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ На практике приходи~ся измерять следующие параметры электрических сигналов; ток, напряжение, мощность, частоту, сдвиг фаз и др. При этом измерения производятся в широком диапазоне значений измеряемых величин и рабочих частот. Ранее, в параграфах, посвященных рассмотрению различных приборов, указывалось на особенности их применения для измерения тех нли иных величин, в том числе и параметров электрических сигналов. Резюмируем кратко эти сведения. Измерение напряжения осуществляется в диапазоне частот от 0 до 10э Гц. При более высоких частотах напряжение перестает быть информативным параметром. Напряжение постоянного тока от долей милли- вольта до сотен вольт удобно измерять магнитоэлектрическимн вольтметрами, которые имеют достаточно высокую точность (класс точно.
сти до 0,05) . Следует, однако, иметь в виду, что входное сопротивление магнитозлектрического вольтметра, которое в основном определяется значением добавочного сопротивления, не превышает десятков кнлоом. При измеренинх в высокоомных цепях собственная проводимость вольтметра может быть причиной значительных погрешностей измерения. Маг1штоэлектрическим вольтметрам присуща также температурная погрешность, вызываемая зависимостью сонротнвления рамки прибора от температуры.
Для измерения напряжения постоянного тока в высокоомных цепях широко используются электронные аналоговые и цифровые вольтмет.- ры. Электронные аналоговые вольтметры и милливольтметры являются мгюгопредельными приборами. Ими можно измерять напряжение от единиц микровольт до нескольких киловольт. Высокое входное сопротивление вольтметров, равное десяткам и более мегаом, снижает потребле. ние мощности из измеряемой цепи до пренебрежимо малых значений. Следовательно, влияние измерительного прибора на режим работы изучаемого объекта оказывается незначительным. Электронные аналоговые вольтметры имеют основную погрешность 1,5 — бте.
Источниками погрешностей являются нестабильность элементов и собственные шумы электронных цепей. Вносят вклад также погрешности измерительного механизма и градуиравки шкалы. Цифровые вольтметры постоянного тока также широко распространены. Они обладают широким диапазоном измерении, высокой точностью и чувствительностью, быстродействием, удобством считывания показаний, возможностью включения в состав измерительно-вычислительных комплексов. Возможности и особенности цифрового вольтметра определяются в первую очередь характеристиками использованного АЦП.
Существуют цифровые вольтметры прямого и уравновешивающего преобразования. В схемах прямого преобразования применяются время-импульсные, время-импульсные интегрирующие и частотно- импульсные АЦП, а в схемах уравновешивающего преобразовання— АЦП поразрядного уравновешивания. Цифровью вольтметры прямого преобразования отличаются простотой и высоким быстродействием (более 104 измерений в секунду). В интегрирующих вольтметрах благодаря усреднению напряжении по времени измерения достигается повышенная помехозащищенность.
Основным достоинством лпфровых вольтметров с АЦП поразрядного уравновешивания является высокая точность измерения (приведенлая погрешность 0,01 — 0,001%) . Диапазон напряжений, измеряемых цифровыми воль~метрами разных типов, охватывает диапазон от допей микрь вальта до единиц киловольт. Современяые цифровые вольтметры содержат микропроцессорные блоки и снабжены клавиатурой, что позволяет автоматизировать процесс измерения, проводить его в соответствии с заданной программой, осуществлять требуемую обработку результатов измерений, расширять функциональные возможности прибора, превратив его в мультиметр, позволяющий измерять не только напряжение постоянного гока, но и многие другие величины: напряжение переменного тока, сопротивление, емкость конденсатора, частоту н др. Точные измерения юшряжения постоянного тока производятся при помощи компенсаторов постоянного тока (З 2.8).
Класс точности этих приборов достигает 0,0005. Пределы измеряемых напряжений— от 10 о В до нескольких десятков вольт. Среднеквадратическое (действующее) значение напряжения леремелгт ного тока (у = — ! из (Г)сй ) измеряется электромагнитными (до То 1 — 2 кГц), электродннамическимн (до 2 — 3 кГц), ферродинамическими (до 1 — 2 кГц), электростатическими (до 10 МГц) и термоэлектрическими (до 10 — 100 МГц) приборами. Выпрямительные приборы реагируют ги средневыпрямленное зна- чение 92 но градуируются обычно в среднеквадратнческих значениях синусондального напряжения. Отличие формы измеряемого напряжения от синусондальной может приводить к большим систематическим погрешностям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
