Метрологические основы измерений в радиотехнике
Понятие об измерениях, терминология и определения. Классификация методов измерений. Электронно-лучевые осциллографы. Общие свойства электромеханических приборов. Статистический метод измерения нелинейных искажений. Преобразователи электронных вольтметров.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | учебное пособие |
Язык | русский |
Дата добавления | 06.04.2012 |
Размер файла | 766,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
К усилителям напряжения постоянного тока предъявляются такие требования, как высокая линейность амплитудной характеристики, постоянство коэффициента усиления, малый температурный и временной дрейфы нуля.
Вольтметры для измерения малых напряжений постоянного тока
При измерении весьма малых напряжений постоянного тока (менее 1-10мВ) возникает проблема усиления напряжения до необходимого уровня. Это связано с наличием у реальных усилителей так называемого напряжения смещения Есм и его дрейфом. Это напряжение постоянного тока (приведенное ко входу) составляет, например, для ОУ широкого применения (2-50)мВ.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.10.
Учитывая что входное измеряемое напряжение и Есм являются напряжениями постоянного тока, разделение их на выходе усилителя становится невозможным. Это приводит к недопустимому росту погрешности вольтметра или к потере работоспособности.
Для решения указанной проблемы микровольтметры строятся с преобразованием напряжения на основе усилителей с отрицательной ОС (рис.10).
Измеряемое напряжение через входное устройство поступает на вход модулятора М. Модулятор М может быть построен на вибропреобразователе или на бесконтактных ключевых элементах- МДП-транзисторах. Здесь измеряемое напряжение преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов частотой fпр внутреннего генератора.
Полученные импульсы поступают на усилитель переменного напряжения УН, состоящий из нескольких каскадов усиления с разделительными конденсаторами. В каждом каскаде происходит усиление измеряемого напряжения и собственного Есм каскада. Однако на вход следующего каскада поступает только усиленное переменное (измеряемое) напряжение, т.к. напряжение постоянного тока, обусловленное наличием Есм, будет отфильтровываться разделительным конденсатором. Таким образом осуществляется усиление измеряемого напряжения до требуемого уровня.
Усиленный сигнал поступает на синхронный демодулятор ДМ на МДП-транзисторах, так же управляемый внутренним генератором. Демодулятор осуществляет обратный перенос спектра входного сигнала (преобразует переменное напряжение в постоянное). При необходимости выходное напряжение демодулятора может подаваться на вход интегратора для сглаживания и дополнительного усиления.
Далее напряжение поступает на измерительное устройство ИУ и через отрицательную ОС на второй вход модулятора М, где происходит его взаимокомпенсация с Uх.
Основными достоинствами вольтметров постоянного тока с преобразованием являются их высокая чувствительность (до 10-9В), широкий динамический диапазон (от 1нВ до 1В) и достаточно высокая точность измерения (0,5-1%).
В заключение отметим, что указанный подход реализован в отечественной интегральной микросхеме К140УД13.
Группа В3- вольтметры для измерения переменного напряжения
Общая структурная схема вольтметров имеет три разновидности:
2. Полоса частот ограничена полосой УН (10-50МГц), более высокая чувствительность.
3. Широкий диапазон частот (до 1ГГц), нет искажений Uх из-за УН.
В зависимости от вида преобразователей показания электронных вольтметров могут быть пропорциональны амплитудному (пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратическому значению измеряемого напряжения. Поэтому вполне резонно вольтметры переменного напряжения классифицируются в зависимости от типа применяемых преобразователей.
Однако следует учитывать, что в большинстве случаев шкала вольтметров градуируется в среднеквадратических (действующих) значениях напряжения синусоидальной формы.
Преобразователи электронных вольтметров
Средневыпрямленное значение
Это преобразователь напряжения переменного тока в постоянный ток, значение которого пропорционально средневыпрямленному значению напряжения на входе преобразователя. Часто это двухполупериодный выпрямитель, сочетаемый с прибором магнитоэлектрической системы .
Наиболее распространёнными являются мостовые схемы. Отклонение стрелки при использовании линейного участка ВАХ диодов пропорционально
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Алгоритм функционирования преобразователя можно представить в виде последовательно выполняемых действий
Причем операция выпрямления (взятие модуля) производится в преобразователе, а усреднение () осуществляется за счет инерционности подвижной части (рамки) магнитоэлектрического индикатора.
Для расширения диапазона измеряемых напряжений в сторону малых напряжений необходима "идеализация" используемых выпрямительных диодов. Это достигается за счет включения диодов в цепь ООС усилителей с большим коэффициентом усиления без обратной связи. Такое решение позволяет линеаризовать ВАХ диодов до 0,1-1мВ (определяется характеристиками УН).
Схема активного двухполупериодного выпрямителя и временные диаграммы его работы приведены на рис.11.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.11
На инвертирующем ОУ А1, содержащем диоды в цепи обратной связи, реализован однополупериодный выпрямитель. При положительной полярности входного напряжения Ux(t) диод VD2 открывается и ОС замыкается через резистор R, соединенный с входом ОУ. При отрицательной полярности Ux(t) ток обратной связи замыкается через диод VD1. Таким образом, при синусоидальном входном сигнале выходное напряжение А1 U1(t) представляет собой отрицательные полуволны, соответствующие однополупериодному выпрямлению входного сигнала.
Дополнение выпрямителя суммирующим операционным усилителем А2 дает возможность реализовать двухполупериодное выпрямление и постоянное, близкое к нулю, выходное сопротивление. Коэффициент передачи А2 для входного сигнала Кп2=0.5, а для выпрямленного сигнала Кп1=1. Выходное напряжение U3(t) усилителя А2 представляет алгебраическую сумму (см. рис.11) напряжений U1(t) и U2(t). Введение конденсатора С позволяет при необходимости сгладить выпрямленное напряжение.
Среднеквадратическое значение
Рассматриваемые СК- преобразователи (часто называемые квадратичными) реализуют формулу
по следующему алгоритму
Для реализации алгоритма необходимо выполнение трёх операций: возведение в квадрат (квадратичный преобразователь), усреднение (инерционность МЭ системы) и извлечение квадратного корня (градуировка шкалы вольтметра).
Показания вольтметров, проградуированных в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, при измерении напряжений сложной формы соответствуют Uск этих напряжений.
Используемые на практике СК- преобразователи можно разделить на две большие группы:
- преобразователи электрической энергии в тепловую (терморезисторные, термоэлектрические, термоэмиссионные),
- преобразователи, выходное напряжение которых представляет собой квадратичную функцию от входного напряжения.
В качестве примера рассмотрим работу термоэлектрического преобразователя, относящегося к первой группе. Для улучшения метрологических характеристик термопреобразователей они включены встречно в цепь ООС усилителя УПТ с большим коэффициентом усиления.
Вызываемый входным напряжением u(t) ток через нагреватель ТП1 повышает его температуру. В результате этого в цепи термопары ТП1 появляется термо-ЭДС, пропорциональная температуре, которая в свою очередь является функцией тепла (Р= I2Rт = U2/Rт), выделяемого током.
Таким образом, выходное напряжение термопреобразователя ТП1 будет пропорционально среднеквадратическому значению измеряемого напряжения
Второй ТП2, включенный в цепь ОС усилителя, осуществляет линеаризацию передаточной характеристики термопреобразователей.
Рассмотренная схема реализуется во многих серийных вольтметрах, например, В3-40, В3-41, В3-42, В3-45, В3-56, В3-57 и др.
Ко второй группе преобразователей можно отнести СК- преобразователи, использующие метод моделирования. Один из таких преобразователей типа "диодная цепочка" приведен на рис.13.
Размещено на http://www.allbest.ru/
а) б)
Рис.13.
К делителю R7-R11 приложено образцовое напряжение Е, которое создает на резисторах падения напряжения Е1-Е5, запирающие диоды V2-V5. В положительный полупериод, если входное напряжение не превышает напряжение Е1, ток протекает через диод V1 и на резисторе R возникает падение напряжения U0, являющееся выходным напряжением схемы.
Ток диода V1, определяемый резисторами R1 и R, линейно зависит от входного напряжения. По мере роста тока диода V1 увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. При входном напряжении равном Е1 напряжения на резисторах R1 и R7 компенсируются, диод V2 открывается, ток входного напряжения начинает протекать и через R2, крутизна зависимости тока от входного напряжения увеличивается. Аналогичное явление происходит, когда uвх(t)=Е2.
Подбирая параметры схемы, можно получить ломаную линию, отражающую зависимость суммарного тока i, протекающего через резистор R (а следовательно, и выходного напряжения U0=iR), близкую к ветви квадратичной параболы. это приближение тем лучше, чем больше диодов включено в схему.
Указанный принцип реализован в приборах В3-18, В3-19, в вольтметрах приборов С6-1, С6-5 и пр.
В качестве другого примера можно отметить СК- преобразователи, моделирующие зависимость
Амплитудное (пиковое) значение
Особенностью преобразователей этого вида заключается в том, что напряжение на его выходе непосредственно соответствует пиковому (амплитудному) значению напряжения, поданного на вход преобразователя. Преобразователь должен содержать элемент, запоминающий пиковое значение напряжения. Обычно это конденсатор, заряжаемый через диод до пикового значения.
Необходимо отметить, что амплитудные преобразователи - самые широкополосные преобразователи напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Далее приведены схемы часто встречающихся преобразователей: с открытым и закрытым входом.
Для всех преобразователей должны выполняться условия:
постоянная времени цепи заряда конденсатора фз=RiC ( здесь Ri- внутренне сопротивление диода) должна быть много меньше постоянной времени фр=RC цепи разряда конденсатора;
значение фз 1/fв= Тв (период самого высокочастотного измеряемого напряжения);
значение фр 1/fн= Тн (период самого низкочастотного напряжения).
а) преобразователь пикового (амплитудного) значения с открытым входом
Рассмотрим работу преобразователя когда к нему приложено синусоидальное напряжение . В начальный момент времени полностью приложено к диоду поскольку >> Сд диода.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Ri
u(t)
При первой положительной полуволне в цепи диода возникает большой импульс тока, который подзаряжает конденсатор. При каждой положительной полуволне синусоидального напряжения u(t) конденсатор подзаряжается через внутреннее сопротивление диода Ri.
Учитывая, что постоянная времени заряда , напряжение на конденсаторе через несколько периодов практически достигнет пикового значения. Очевидно, что из-за разряда конденсатора С напряжение на нем всегда будет UcUm. Относительную погрешность преобразования можно вычислить по формуле
Из формулы видно, что погрешность преобразования уменьшается при увеличении значений R и C. Однако следует отметить, что чрезмерное увеличение сопротивления резистора R приведет к значительному росту фр и преобразователь станет инерционным (при изменении u(t) на входе напряжение на конденсаторе будет долго оставаться неизменным). Увеличение емкости конденсатора С так же приведет к недопустимому увеличению постоянных времени фр и фз.
При подаче на вход рассматриваемого преобразователя напряжения с постоянной составляющей u(t)=U0+Umsint его выходное напряжение будет определяться суммарным воздействием постоянной и переменной (амплитудной) составляющих: Uпр= U0+Um.
б) преобразователь пикового (амплитудного) значения с закрытым входом
Рассмотрим работу преобразователя при подаче гармонического сигнала u(t)=Umsint.
За несколько положительных полупериодов конденсатор С заряжается через диод почти до значения .Разряжается конденсатор через резистор достаточно большого номинала , как и в преобразователе с открытым входом.
Основное различие состоит в том, что выходным является напряжение UR, представляющее собой алгебраическую сумму напряжений на конденсаторе С и входного напряжения. После подавления переменной составляющей этого сигнала с помощью фильтра ФНЧ на индикаторном устройстве ИУ будет отображаться постоянная составляющая U0.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.15
Наличие сглаживающего фильтра отличает данную схему от амплитудного преобразователя с открытым входом, где он не нужен.
Если на вход подается напряжение с постоянной составляющей U0, то в зависимости от полярности включения диода преобразователь будет реагировать либо на положительное Um+, либо на отрицательное Um- значение переменной составляющей относительно линии среднего значения U0.
При измерении напряжения без постоянной составляющей А- преобразователи с открытым и закрытым входом дают одно и тоже значение.
Многие пиковые вольтметры хотя и измеряют пиковое значение, но градуируются в среднеквадратических значениях для гармонических сигналов
Поэтому для измерения среднеквадратического значения сигнала произвольной формы необходимо воспользоваться формулой
Группа В4- импульсные вольтметры
Эти вольтметры предназначены для измерения амплитуды напряжения импульсов, образующих периодическую последовательность. Основным элементом таких вольтметров является пиковый детектор и принцип их действия не отличается от принципа действия рассмотренных выше амплитудных вольтметров синусоидального напряжения.
Конструктивно импульсный вольтметр состоит из выносного пробника и УПТ со стрелочным измерительным прибором. В пробнике имеется переключатель, позволяющий изменять схему включения диода для измерения импульсов разной полярности.
Как правило, такие вольтметры выполняются с закрытым входом. При измерении импульсов с большой скважностью Q закрытый вход практически не влияет на показания вольтметра., т.к. постоянная составляющая мала (U0=Um/Q).
При малой скважности, когда постоянная составляющая U0 существенна, погрешность измерения становится весьма большой. Отсчет по прибору меньше истинной амплитуды импульса Um на значение постоянной составляющей. В этом случае относительная погрешность Um= -1\Q. Например, если Q=5, то Um= -20%. Однако эта погрешность является систематической и ее можно учесть, внеся поправку.
Импульсные вольтметры градуируются в амплитудных значениях. Их основная погрешность- единицы процентов.
Для более точных измерений и для измерений амплитуд длительностью порядка 0,01мкс применяют компенсационные вольтметры. В них амплитудное значение измеряемого напряжения, заряжающее конденсатор С через диод VD, компенсируется (уравновешивается) постоянным образцовым напряжением U0. В момент компенсации ток встроенного гальванометра равен нулю, а значение компенсирующего напряжения (равного Um) измеряется вольтметром постоянного тока.
Фазочувствительные вольтметры (группа В5-) имеют два входа - для эталонного и измеряемого напряжений и два измерительных прибора, измеряющих Uск. Показания первого прибора пропорциональны проекции вектора измеряемого напряжения на направление вектора эталонного напряжения, второго - на ось мнимых величин.
Селективные вольтметры (группа В6-) используются для исследования спектра периодических сигналов, определения спектральной плотности шумов, измерения больших затуханий и малых коэффициентов нелинейных искажений. Чаще всего используются приборы, близкие по устройству к высокочувствительным приемникам гетеродинного типа, настроенные на определенную частоту или узкий интервал частот. Характеризуются диапазоном перестройки и полосой измеряемого сигнала.
6. Цифровые вольтметры
В настоящее время цифровые вольтметры - приборы, у которых результат измерения представляется в цифровой форме (в виде числа)- широко используются при измерениях напряжения постоянного и переменного тока. Это объясняется многими их достоинствами:
высокой точностью (на несколько порядков выше, чем у аналоговых),
широким диапазоном измеряемых величин,
высокой чувствительностью,
цифровой формой представления информации (снижаются ошибки оператора при считывании показаний и возможность наблюдения результатов на расстоянии),
простотой регистрации показаний на различных носителях,
возможностью использования средств вычислительной техники для улучшения характеристик прибора и работы в составе различных информационно-измерительных систем.
Основные недостатки цифровых вольтметров - более сложная схема и, как результат, более высокая стоимость и меньшая надежность - в настоящее время существенно уменьшаются благодаря стремительному развитию микроэлектроники.
Дальнейшее развитие цифровых приборов (расширение возможностей и улучшение характеристик) напрямую связано с достижениями в области микропроцессоров, встраиваемых в них.
В цифровых вольтметрах показания снимаются с устройств отображения информации (УОИ) различного вида: светодиодных, жидкокристаллических, газоразрядных индикаторов, цифровых дисплеев и пр.
Как правило, это многоразрядные индикаторы, отображающие информацию в десятичной системе. Разрядность ЦВ- это число полных десятичных разрядов. Например, 4х разрядный вольтметр может иметь 5 пределов измерения: 9999В, 999.9В, 99.99В, 9.999В, 0.9999В.
Вольтметр, позволяющий индицировать дополнительный (неполный) разряд называется прибором с расширенным диапазоном. Например, 41/2 разрядный вольтметр будет давать максимальные показания не 99.99В, а 199.99В.
Введение дополнительного неполного разряда расширяет предел измерения таким образом, что становится возможным измерять без потери точности напряжения немного выше конечного значения Uк.
Как было показано ранее, погрешности точных приборов представляются в виде (1):
Нетрудно показать, что выигрыш в точности будет существенным. Например, для 41/2 разрядного универсального вольтметра В7-40 (a=0.05, а b=0.02) погрешность при измерении напряжения постоянного тока Uх=1,1В составит 0,07%, вместо 0,23% при 4х разрядном варианте.
Выигрыш в точности в данном случае составляет более чем 3,3 раза.
Обобщённая структурная схема цифрового вольтметра приведена на рис.16. Здесь ВУ - входное устройство, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, УОИ- устройство отображения информации.
Из рисунка видно, что аналого-цифровое преобразование является непременной процедурой цифрового измерения напряжения.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.16
Одним из основных параметров АЦП, определяющих точность преобразования, является его разрядность. Следует отметить, что в отличие от ЦВ разрядность АЦП- это количество двоичных разрядов числового кода Nх на выходе устройства.
Эта характеристика определяет предельно достижимую точность АЦП (когда все остальные элементы являются идеальными и не имеют погрешностей), обусловленную погрешностью дискретности.
Погрешность дискретности (дискретизации) - это погрешность представления аналоговой (непрерывной) величины в цифровом виде (в виде цифрового кода). Ее значение является величиной обратной числу Nх.
Так для 8-разрядного АЦП погрешность дискретности (предельная точность) составит =100/28 % = 0,39%, а для 16-разрядного АЦП 0,002%.
Классифицировать ЦВ можно по различным признакам:
по назначению (вольтметры постоянного тока, универсальные, импульсные)
по схемному решению (с жесткой логикой и микропроцессорные с программным управлением)
по принципу работы (по методу аналого-цифрового преобразования)
С точки зрения изучения принципов работы наиболее подходящим является третий вариант классификации.
Следует отметить, что эта классификация подходит и к АЦП, которые согласно определению (и рис.16) отличаются от ЦВ отсутствием ВУ и УОИ.
По принципу работы цифровые вольтметры (АЦП) можно разделить:
ЦВ время- импульсного преобразования. Преобразование осуществляется путем сравнения измеряемого напряжения с линейно - изменяющимся напряжением. Отличаются высоким быстродействием при невысокой точности.
ЦВ двухтактного интегрирования. Принцип его работы подобен принципу время - импульсного преобразования, с тем отличием, что здесь образуются два временных интервала в течение цикла измерения. Эти вольтметры являются более точными ( до 0,05%) и помехоустойчивыми.
ЦВ с частотным преобразованием. Принцип действия заключается в преобразовании измеряемого напряжения в пропорциональную ему частоту следования импульсов, измеряемую цифровым частотомером. Погрешность 0,1%.
ЦВ уравновешивающего преобразования. Эти вольтметры являются наиболее быстродействующими и достаточно точными. Принцип их работы заключается в сравнении измеряемого напряжения с суммой дискретных значений образцовых напряжений.
5. ЦВ параллельного типа. Имеют наибольшее быстродействие.
Цифровые вольтметры время - импульсного преобразования
Измеряемое напряжение постоянного тока преобразуется во временной интервал, длительность которого определяется в результате заполнения его короткими счётными импульсами и подсчёта этих импульсов цифровым счетчиком.
Счетчик показывает непосредственно величину измеряемого напряжения.
Структурная схема вольтметра и временные диаграммы работы приведены на рис.17. Напряжение измеряется циклами, задаваемыми устройством управления УУ.
В начальный момент времени t0 устройство УУ приводит схему в исходное состояние (обнуляет счетчик импульсов Сч, запускает генератор линейно - изменяющегося напряжения ГЛИН). В это же время УУ открывает временной селектор ВС и импульсы частотой f0 с генератора счетных импульсов ГСИ начинают поступать на счетчик импульсов Сч.
Измеряемое напряжение Uх подается на один из входов сравнивающего устройства СУ, на другой вход которого поступает линейно изменяющееся напряжение Uглин.
В момент времени t1 сравнивающее устройство зафиксирует равенство напряжений и закроет ВС.
В момент времени t3 цикл измерения повторяется.
Количество счетных импульсов, прошедших через временной селектор ВС в цифровой счетчик Сч, будет определяться интервалом времени Тх = t1 - t0 и частотой f0, т.е. Nx=tx·f0.
Результат измерения отображается соответствующим устройством отображения информации УОИ.
Как видно из приведенных временных диаграмм, погрешность рассматриваемого ЦВ существенно зависит от характеристик ГЛИН : его стабильности и линейности.
Как правило, такие генераторы представляют собой интеграторы, построенные на основе операционных усилителей ОУ.
При использовании высокостабильного источника опорного напряжения нелинейность Uглин может быть снижена до 10-4%.
Другими источниками погрешности ЦВ являются: нестабильность порога срабатывания и чувствительности СУ, нестабильность частоты ГСИ и погрешность дискретности (1 младшего разряда счета).
Основная погрешность ЦВ не превышает 0,1%, помехоустойчивость низкая, т.к. любая помеха вызывает изменение момента срабатывания СУ.
f0 |
Nx |
|||||||||
Ux |
ВУ |
СУ |
Тх |
ВС |
Сч |
УОИ |
||||
Uглин |
f0 |
|||||||||
ГЛИН |
ГСИ |
|||||||||
УУ |
||||||||||
Размещено на http://www.allbest.ru/
0 t0 t1 t2 t3
Рис.17.
Цифровые вольтметры двухтактного интегрирования
Показания этих вольтметров пропорциональны усредненному значению измеряемого напряжения Uх за определенный интервал времени. Функциональная схема прибора и временные диаграммы работы приведены на рис.18.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.18
В момент времени t0 устройство управления УУ приводит схему в исходное состояние: обнуляет цифровую часть и переводит ключ S в положение 1. Измеряемое напряжение Uх поступает на вход интегратора Ин, построенного на основе ОУ. Выходное напряжение интегратора U1(t) изменяется по линейному закону (с целью упрощения графиков будем считать, что U1(t) 0, а t0=0):
По окончании фиксированного (жестко заданного с помощью УУ) интервала времени устройство управления переведет ключ S в положение 2 и откроет временной селектор ВС. Счетные импульсы частотой f0 с генератора счетных импульсов ГСИ начнут поступать на счетчик СТ.
В момент времени t1 на выходе Ин будет присутствовать напряжение
С этого момента через ключ S на вход интегратора Ин начнет поступать опорное напряжение U0 с источника ИОН с полярностью, противоположной измеряемому напряжению ( в данном случае U00). Напряжение U1(t) начнет падать по линейному закону
В момент времени t2 это напряжение достигнет нуля, что приведет к срабатыванию сравнивающего устройства СУ. Импульс СУ закроет временной селектор ВС и импульсы f0 перестанут поступать в счетчик СТ. Обозначив интервал времени и учитывая, что можно получить
Откуда
За время Тх на счетчик пройдет импульсов.
Обычно для формирования опорного интервала времени Т0 в УУ используется специальный счетчик объемом N0 в который поступают импульсы f0 с ГСИ. Интервал Т0 формируется при полном заполнении счетчика, когда в него поступит импульсов. Учитывая это, можно получить, что число импульсов в счетчике СТ
прямо пропорционально измеряемому напряжению Uх. Отсчет практически не зависит от RC параметров интегратора и опорной частоты f0. На него влияет лишь стабильность опорного напряжения U0, которая обеспечивается известными способами.
Рассмотренная схема является одной из наиболее перспективных для построения высокоточных ЦВ и АЦП. Существенным достоинством схемы является ее высокая помехозащищенность.
Если на входное напряжение постоянного тока Uх накладывается напряжение сетевой помехи Umsinпt, то на выходе интегратора в первом такте будет присутствовать напряжение
.
Нетрудно видеть, что при выборе опорного интервала кратным периоду помехи, т.е.
вторая часть интеграла будет равна нулю и помеха будет подавлена. Однако это условие приводит к существенному снижению быстродействия ЦВ, учитывая, что Тп=20ms.
Основными погрешностями ЦВ двухтактного интегрирования являются нестабильность источника опорного напряжения ИОН, погрешность дискретности, чувствительность и дрейф нуля СУ, нелинейность и дрейф интегратора Ин. Практически все они могут быть сведены к требуемому уровню при использовании третьего такта автокоррекции, смены направления интегрирования и т.д.
В настоящее время более 25% ЦВ является интегрирующими (Ф4801, В7-29,В7-40, Щ48000 и пр.). Точность приборов составляет 0,01 … 0,005, быстродействие 0,1 … 0,05с, подавление сетевой помехи К = 60 … 100 дБ.
Промышленностью выпускаются ИС АЦП данного типа с погрешностью преобразования 0,1-0,5% и выходными каскадами для управления 7-сегментными полупроводниковыми (К572ПВ2) и жидкокристаллическими (К572ПВ5) индикаторами.
Цифровые вольтметры с частотным преобразованием
Данный тип ЦВ, как и предыдущий, относится к приборам интегрирующего типа. Его работа основана на преобразовании измеряемого напряжения Ux в частоту с последующим измерением среднего значения частоты за установленный интервал времени Т0. При выборе этого интервала кратным периоду помехи среднее значение частоты так же не будет искажаться воздействием помехи.
Преобразование измеряемого напряжения в импульсы, частота следования fх которых пропорциональна этому напряжению fх=kUx, позволяет заменить интегрирование напряжения суммированием числа импульсов за определенный интервал времени.
Из структурной схемы ЦВ рис.19 видно, что его основными узлами служат измерительный преобразователь "напряжение- частота" и цифровой частотомер.
В частотомере вырабатывается стробирующий импульс Т0 заполняемый импульсами fх. Счетчик частотомера подсчитывает число импульсов n=fxT0, которое соответствует средней частоте следования fх импульсов преобразователя за время Т0. Следовательно n=kUх.
ВУ |
Преобр-ль Uх >fх |
Частотомер |
||||
УУ |
||||||
Рис.19
Преобразователи "напряжение - частота" характеризуются погрешностью и чувствительностью (крутизной) преобразования, пределами преобразуемого напряжения, диапазоном частот и пр. Схемы преобразователей разнообразны и подробно описаны в соответствующей литературе.
Интегральный вариант АЦП данного типа КР1108ПП1 имеет нелинейность преобразования 0,01% и способен работать в режиме преобразования "напряжение-частота" и "частота-напряжение".
Цифровые вольтметры поразрядного уравновешивания
Принцип действия ЦВ заключается в сравнении измеряемого напряжения Ux с рядом образцовых напряжений U0i, значения которых с помощью цифрового кода меняются по определенному закону. В простейшем случае это может быть ступенчато- изменяющееся напряжение с некоторым шагом (например, U0i=1мВ).
В момент равенства сравниваемых напряжений, этот код (число) является цифровым эквивалентом измеряемого напряжения Ux.
Известно большое число разновидностей указанного метода. Они отличаются главным образом законом изменения образцовых напряжений U0i и способом организации ООС. В ЦВ обычно U0i изменяется по двоично-десятичному коду, а в АЦП - по двоичному, поэтому по окончании цикла сравнения
где n- число разрядов кода; q- напряжение, соответствующее единице младшего разряда; - коэффициент, равный 0 или 1 в зависимости от результата сравнения в каждом такте.
Как правило, ЦВ строятся на основе замкнутых систем со сравнением аналоговых величин. Функциональная схема такого ЦВ и диаграмма его работы приведены на рис.20.
ВУ |
Ux |
СУ |
УУ |
||
U0i |
Ni |
||||
Nx |
Размещено на http://www.allbest.ru/
U0 |
ЦАП |
УОИ |
|||
Напряжение Uх через входное устройство ВУ поступает на один из входов сравнивающего устройства СУ. На другой вход СУ по сигналам устройства управления УУ в соответствии с выбранным кодом с цифро-аналогового преобразователя ЦАП подаются напряжения U0i с источника образцового напряжения ИОН. Этот процесс продолжается до наступления равенства напряжений Uх= U0i.
Рассмотрим числовой пример (см. рисунок). Пусть входное напряжение Uх=21мВ, U0=32мВ, ЦАП - 6- разрядный.
Первый тактовый сигнал УУ приводит схему в исходное состояние и подает на цифровой вход ЦАП число Nх=100000. На выходе ЦАП появляется напряжение U01=32мВ. Это напряжение сравнивается с помощью СУ с измеряемым напряжением Ux. При U0i>Ux ("много") СУ выдает сигнал логической 1, при U0i<Ux ("мало")- логический 0.
При поступлении сигнала "1" УУ сбрасывает последний подключенный разряд ЦАП и подключает следующий. При поступлении "0"- последний разряд не сбрасывается и подключается следующий. Процедура получения кода Nх отображена на временной диаграмме.
Выходной сигнал СУ, зафиксированный УУ, является цифровым эквивалентом Ux, который индицируется с помощью устройства отображения информации УОИ.
Погрешности данного типа ЦВ определяются главным образом стабильностью напряжения ИОН, чувствительностью СУ и стабильностью его порога срабатывания, разрядностью и нелинейностью ЦАП.
Существует большое число ИС АЦП поразрядного уравновешивания. Это 12-разрядный КР572ПВ1, 8-разрядный микромощный К572ПВ3, быстродействующий 10-разрядный К1108ПВ1 и другие.
Цифровые вольтметры параллельного типа
В схеме АЦП (и ЦВ на их основе) данного типа измеряемое напряжение подается сразу на несколько схем сравнения . В них производится одновременное сравнение напряжения Uх с опорными напряжениями Uoi , задаваемыми образцовым источником ИОН и делителем напряжения на резисторах. Дешифратор выбирает минимальный из всех сигналов с устройств сравнения и отображает его на устройстве индикации.
Этот тип преобразователя является самым быстродействующим - до 107 измерений в секунду при относительно высокой точности- до 0,5%. Основной недостаток параллельных АЦП- большое число схем сравнения для получения достаточно малой погрешности дискретности.
Микросхемы К1107ПВ1 ( 6-разрядный АЦП с 63 компараторами) и К1107ПВ2 (8-разрядный) имеют время преобразования 0,1мкс.
Для исследования быстро изменяющихся аналоговых сигналов были разработаны ИС К1107ПВ3 (6-разрядный АЦП) и К1107ПВ4 (8-разрядный) с ЭСЛ- выходами и временем преобразования 20-30нс.
IV. Измерительные генераторы
1. Классификация генераторов
При исследованиях различного рода РЭА необходимы источники испытательных сигналов. С помощью этих источников, вырабатывающих сигналы разнообразных частот и форм, снимают различные характеристики (АЧХ, переходные характеристики, Кш и др.); измеряют ряд параметров сигналов, используя источник в качестве меры; градуируют и поверяют измерительные приборы; имитируют сигналы, поступающие на РЭА при реальных условиях и пр.
Подобные источники сигналов получили название измерительные генераторы сигналов. Следовательно это источники радиотехнических сигналов определённой формы, частота и выходной уровень которых установлены в некоторых пределах с заданной точностью.
Измерительные генераторы можно условно классифицировать по различным признакам:
по форме сигналов - на генераторы гармонических сигналов, импульсов, шумовых сигналов, сигналов специальной формы (функциональные генераторы), качающейся частоты
по диапазону частот - на генераторы инфранизкой частоты (10-3-105Гц), низкой частоты (20-200кГц), высокочастотные (30кГц-50МГц), сверхвысокочастотные с коаксиальным выходом (300МГц- 10ГГц) и СВЧ с волноводным выходом (более 10ГГц)
по виду модуляции - на генераторы с амплитудной гармонической, с частотной гармонической, с импульсной, с комбинированной, с частотной и фазовой манипуляциями.
Согласно ГОСТ 15094 измерительные генераторы подразделяются на следующие группы:
Г1 - установки для поверки измерительных генераторов
Г2 - генераторы шумовых сигналов
Г3 - генераторы сигналов низкочастотные
Г4 - генераторы сигналов высокочастотные
Г5 - генераторы импульсов
Г6 - генераторы сигналов специальной формы (пилообразных, треугольных, ступенчатых)
Г8 -генераторы качающейся частоты (свип - генераторы).
Основные требования, предъявляемые к измерительным генераторам:
- постоянство формы генерируемых сигналов
- стабильность частоты и амплитудных характеристик
- точность установки временных и амплитудных параметров
- возможность регулировки параметров выходного сигнала
- возможность согласования выходных сопротивлений генератора и потребителя.
2. Генераторы группы Г2
Предназначены для генерации сигналов, параметры которых изменяются по случайному закону. Используются для оценки помехоустойчивости, предельной чувствительности радиоаппаратуры и ее узлов (радиоприёмников, транзисторов и других четырехполюсников).
Первичным источником шума является задающий генератор шума, работа которого основана на использовании физических эффектов, при которых возникают интенсивные шумы со статистическими характеристиками, поддающимися расчету:
полупроводниковые шумовые диоды (лавино-пролетные, туннельные, стабилитроны). Имеют малые размеры и высокий разброс шумовых характеристик
вакуумные шумовые диоды
нагретые проволочные резисторы (согласно формуле Найквиста
)
фотоэлектронные умножители
газоразрядные трубки.
Основным требованием к задающим генераторам является равномерность спектрального состава шумового сигнала в возможно большей полосе частот.
Обобщенная структурная схема низкочастотного генератора шума приведена на рис.21.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.21
Выходной сигнал задающего генератора шума ЗГ поступает на высокочастотный полосовой усилитель ПУ с линейной в широких пределах амплитудной характеристикой.
Смеситель См и гетеродин Гет используются в качестве переносчика спектра в область низких частот. Сигналы ЗГ шума и гетеродина одновременно подаются на входы смесителя. На выходе См будет присутствовать набор комбинационных частот nfг mfпу (m,n=0,1,2..).Частота гетеродина fг выбирается примерно равной средней частоте fпу полосового усилителя. В результате этого низкочастотные составляющие спектра будет группироваться вблизи нуля и частоты 2f0.
С помощью фильтра низких частот ФНЧ выделяют составляющие спектра группирующиеся вблизи нулевой частоты.
В качестве выходных устройств применяют калиброванные частотно- скорректированные аттенюаторы Ат.
3. Генераторы группы Г3
На практике НЧ- генераторы синусоидального напряжения выпускаются с перекрытием различных диапазонов частот. Имеются генераторы инфранизких и низких частот, звуковых и ультразвуковых частот. В зависимости от способа получения колебаний требуемой частоты их можно разделить на генераторы основных колебаний и генераторы на биениях.
В устройствах первого типа используются задающие LC и RC- генераторы. Структурная схема генераторов приведена на рис.22.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Усилитель напряжения УН имеет равномерную частотную характеристику в рабочей полосе частот. Усилитель мощности УМ обеспечивает необходимую мощность выходного сигнала генератора. К нему могут быть подключены согласующие трансформаторы выходного устройства ВУ для работы с различными сопротивлениями нагрузки. В состав ВУ обычно входит и аттенюатор, обеспечивающий необходимое ослабление выходного сигнала.
Перестройка частоты генератора осуществляется измерением параметров задающего генератора ЗГ.
Задающие генераторы с LC контуром применяются редко, т.к. на низких частотах (порядка 20Гц) требуется весьма большие индуктивности. Кроме этого, катушки индуктивности нетехнологичны с точки зрения современных методов производства РЭА. Поэтому в качестве 3Г чаще используются RC- генераторы, представляющие собой дифференциальный усилитель, охваченный положительной частотно-зависимой обратной связью (ПОС). Для стабилизации уровня генерируемого сигнала применяется нелинейная частотно-независимая ООС.
Схема задающего RC- генератора приведена на рис.23. Частота генерации
определяется параметрами цепи ПОС (мост Вина). Из формулы видно, что перестройку генератора можно вести изменением сопротивлений R и емкостей С моста. На практике ступенчатым изменением сдвоенных резисторов устанавливается требуемый диапазон частот, внутри которого сдвоенным конденсатором переменной емкости производится плавное изменение частоты. Коэффициент перекрытия в каждом диапазоне равен 10.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 23
Для обеспечения стабильности амплитуды генерируемых синусоидальных сигналов используется цепь ООС, в состав которой входит элемент, сопротивление которого нелинейно зависит от напряжения.
При возрастании выходного напряжения генератора отрицательная ОС увеличивается быстрее, чем положительная, коэффициент усиления уменьшается и Uвых возвращается к прежнему значению. При уменьшении Uвых процесс имеет обратный характер. В качестве нелинейных сопротивлений используются терморезисторы, лампочки накаливания, полевые транзисторы.
Генераторы на биениях
Генераторы НЧ на биениях имеют более сложную конструкцию чем простые RC-генераторы, но обладают двумя существенными преимуществами:
непрерывное перекрытие всего диапазона выходных частот
высокую стабильность амплитуды выходного сигнала.
Структурная схема генератора на биениях приведена на рис.24. Устройство состоит из двух генераторов высокой частоты Г1 (генератор фиксированной частоты f1) и Г2 (генератор плавной перестройки f2).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Напряжения генераторов подаются на смеситель См, на выходе которого из набора комбинационных частот nf1 mfп2 (m,n=0,1,2..) с помощью ФНЧ выделяется разность частот f= f1- f2. Далее сигнал поступает на выходное устройство ВУ генератора. Используемые усилители поднимают выходные сигналы генераторов до необходимого уровня.
Рассмотрим числовой пример. Пусть фиксированная частота Г1 равна f1=400кГц, а частота Г2 изменяется в пределах f 2=360-400кГц. Тогда на выходе ФНЧ получится разностная частота f, изменяющаяся в пределах 0-40кГц. Этот диапазон перекрывается при 20% изменении емкости конденсатора, без переключения частотных поддиапазонов.
При обеспечении схемотехнической и конструктивной идентичности генераторов Г1 и Г2 их температурная и временная нестабильности f1f1 и f2 f2 будут существенно снижены при получении разностной частоты f. Кроме этого, замена частотозадающих емкостей кварцевыми резонаторами позволит существенно повысить стабильность генерируемой частоты.
Большой диапазон перекрытия и возможность использования варикапов делают генераторы на биениях весьма перспективными при использовании их в различного рода измерителях амплитудно- частотных характеристик.
4. Генераторы группы Г4
Генераторы высокой частоты являются источниками гармонических или модулированных колебаний, параметры которых заданы с известной точностью. Основные характеристики генераторов по ГОСТ 10622 сведены в таблицу:
погрешность установки частоты (F - параметр)
погрешность установки уровня выходного сигнала по напряжению (U - параметр) и мощности (Р - параметр)
погрешность установки коэффициента амплитудной модуляции (АМ - параметр)
погрешность установки девиации частоты в режиме частотной модуляции (FM - параметр).
погрешность установки длительности импульса в режиме импульсной модуляции (РМ - параметр)
Классы точности ВЧ-генераторов приведены в таблице
F |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
2 |
|
P |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
|||||
AM |
5 |
10 |
20 |
|||||
FM |
5 |
10 |
15 |
25 |
||||
PM |
5 |
10 |
25 |
Например, генератор F0,2P0,5FM15 имеет f=0,2%, Р=0,5дБ, девиацию f=15%.
Генераторы радиочастотного диапазона характеризуются относительно высокой стабильностью амплитудных и частотных параметров, малым коэффициентом гармоник, возможностью получения различных модуляций. Типовая структурная схема ВЧ- генератора сигналов изображена на рис.25.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задающий генератор, вырабатывающий синусоидальное напряжение в заданном диапазоне частот, выполняется по различным схемам: трехточки, с трансформаторной связью, с электронной связью и пр. Его градуируют по частоте, разбивая весь частотный диапазон на ряд поддиапазонов.
Усилитель- модулятор (У-М) усиливает сигнал ЗГ по напряжению и мощности, осуществляет его развязку от внешней нагрузки и служит модулятором. Иногда модулятор выполняется в виде отдельного блока, выполненного по различным схемам.
Измерительные генераторы способны работать в режиме непрерывной генерации (без модуляции), амплитудной, частотной и импульсной модуляции. Обычно предусматривается режим внутренней и внешней модуляции. Источником внутреннего модулирующего напряжения ИМН при амплитудной модуляции служит ГНЧ. Для получения других видов модуляции используются соответствующие модуляторы.
Выходное устройство содержит калиброванный аттенюатор (со ступенями, кратными 10) и потенциометр плавной регулировки напряжения выходного сигнала. Существенные трудности при разработке генераторов Г4- вызывает необходимость получения весьма малых значений выходного напряжения (до 1мкВ). Для этого требуется тщательное экранирование ряда узлов генератора от сравнительно мощных источников ВЧ- колебаний.
Контрольными приборами служат электронный вольтметр, измеритель параметров модуляции и в ряде случаев цифровой вольтметр.
К генераторам Г4 так же относятся генераторы видеочастот с диапазоном 20 Гц - 10 МГц с повышенным уровнем выходного напряжения (например, до 30 В у Г4 - 117), генераторы ультравысоких частот ( 400 - 1000 МГц) и генераторы СВЧ сигналов (1 - 80ГГц).
5. Генераторы группы Г5
Импульсные генераторы предназначены для формирования импульсных сигналов различной формы. Наиболее распространенными являются генераторы импульсов прямоугольной формы группы Г5.
По числу каналов генераторы подразделяются на одноканальные и многоканальные. Одноканальные генераторы имеют на одном или нескольких связанных между собой выходах сигналы, не имеющие раздельной регулировки импульсов, кроме амплитуды и полярности. Многоканальные - имеют независимые выходы с раздельной регулировкой в каждом канале параметров импульсов.
Их так же можно подразделить на генераторы микросекундных и наносекундных импульсов, на генераторы непрерывной последовательности импульсов, серии импульсов и кодовых последователей (пакетов).
Структурная схема генератора импульсов одноканального типа приведена на рис.26.
Задающий генератор ЗГ вырабатывает импульсы с частотой следования, регулируемой плавно либо ступенчато в заданном диапазоне. Одновременно генератор выдает импульсы синхронизации с той же частотой следования через блок синхронизации БС. Задающий генератор может работать в непрерывном или ждущем режимах. В ждущем режиме (и в случае необходимости при непрерывной работе) частота ЗГ синхронизируется внешним сигналом.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.26
Импульсы ЗГ используются для запуска схемы задержки (блок задержек БЗ) и схемы формирования импульсов (блок формирования импульсов БФИ). Схема задержки служит для установления определённого временного сдвига выходного импульса относительно внешнего запускающего импульса. В БФИ формируются импульсы требуемой формы и длительности.
В качестве усилителя мощности УМ применяют широкополосные усилители, обеспечивающие необходимые значения амплитуды, полярности импульсов и согласование с нагрузкой.
К основным характеристикам генераторов импульсов можно отнести частоту повторения (F), скважность (Q) и амплитуду(А) импульсов, длительность импульса (ф- по уровню 0,5А), длительность фронта и спада (фс,фф - по уровню 0,1А и 0,9А), , выбросы на вершине и срезе импульса ( b1, b2- в процентах от А), неравномерность вершины импульса (д- в процентах от А).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Промышленность выпускает импульсные генераторы с длительностью импульсов от нескольких наносекунд до единиц секунд с частотой следования от 1Гц до 80МГц с выходным напряжением до 200В.
Генераторы группы Г8
Генераторы качающейся частоты ГКЧ (свип- генераторы) как самостоятельные приборы не выпускаются, но являются составной частью всех панорамных приборов. Такие генераторы вырабатывают колебания напряжение которого постоянно, а частота изменяется по линейному закону. Генераторы строятся по схемам аналогичным генераторам на биениях.
Понятие о синтезаторах частоты
Это высокостабильные источники синусоидальных сигналов, позволяющие получить дискретную сетку частот 101-108 Гц с дискретностью 0,1 или 0,01 Гц. Применяются для настройки узкополосных фильтров, калибровки генераторов и частотомеров, определения нестабильности частоты генераторов.
Существуют два метода построения синтезаторов. При методе прямого синтеза происходит многократное преобразование частоты опорного высокостабильного генератора с помощью делителей, смесителей и умножителей. Переключение частот осуществляется многоканальным электронным коммутатором, расположенным на передней панели синтезатора.
Упрощённая структурная схема синтезатора частоты прямого синтеза приведена на рис.27,а. Опорный генератор ОГ вырабатывает напряжение с опорной частотой f0= 1МГц или 5МГц с относительной нестабильностью порядка 10-9. В блоке опорных частот БОЧ с помощью ряда арифметических операций (сложения, вычитания, умножения и деления) формируется несколько десятков фиксированных частот, поступающих на блок синтеза частот БСЧ.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.27,а
Схема БСЧ содержит набор частотных декад, в которых осуществляется дальнейшее преобразование опорных частот в сетку выходных. Частотные декады синтезатора делят частоту в 10 раз и включаются последовательно. Их число определяет дискретность установки выходной частоты устройства.
При построении синтезаторов частот методом косвенного синтеза (рис.27,б) умножение и деление частот осуществляется с помощью системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В состав ФАПЧ входят фазовый детектор ФД, фильтр низких частот ФНЧ, усилитель напряжения УН и генератор, управляемый напряжением ГУН. Для расширения диапазона синтезируемых частот в петлю ФАПЧ могут быть введены делители и смесители частоты синхронизированного сигнала. Делители выполняются с дробным коэффициентом деления, что позволяет уменьшить дискретность сетки выходных частот.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Преимуществами метода прямого синтеза перед косвенным является более широкий диапазон и более высокая стабильность синтезируемых частот, малое время установления при переключении частот. Косвенный синтез является более современным и технологичным для интегрального исполнения, что позволяет существенно упростить конструкцию синтезаторов и повысить их надежность.
V. Электронно-лучевые осциллографы
Приборы, предназначенные для регистрации, наблюдения и измерения электрических процессов называются осциллографами. Исследуемый сигнал отображается на экране осциллографа в виде светящихся линий и фигур, называемых осциллограммами.
Классификация осциллографов
Осциллографы подразделяются на электромеханические и электронные.
В первом случае развертка может осуществляться механическим способом (канал Х), а перемещение светового пучка на светочувствительном носителе - электромеханическим (канал Y). Основное достоинство таких осциллографов - документальная регистрация медленно протекающих и переходных процессов.
Для регистрации "быстрых" процессов используются электронно-лучевые осциллографы в которых под воздействием электрического сигнала отклоняющийся электронный пучок вызывает свечение люминофора электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Электронные осциллографы могут классифицироваться по признакам:
По числу одновременно исследуемых сигналов (одно-, двух- и многоканальные)
По диапазону исследуемых частот (низко- и высокочастотные, СВЧ - осциллографы)
По характеру исследуемого сигнала (непрерывный, непериодический, импульсный)
В соответствии с ГОСТ 15094 приборы для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра подразделяются (классифицируются) на:
С1 - осциллографы универсальные
С2 - измерители коэффициента амплитудной модуляции (модуляторы)
С3 - измерители девиации (девиометры)
С4 - анализаторы спектра
С6 - измерители нелинейных искажений
С7 - осциллографы скоростные, стробоскопические
С8 - осциллографы запоминающие
С9 - осциллографы специальные
Структурная схема универсального осциллографа. Основные узлы
На практике наибольшее распространение получили универсальные осциллографы упрощенная структурная схема которых приведена на рис.28.
Размещено на http://www.allbest.ru/
В состав любого универсального осциллографа входят электронно-лучевая трубка ЭЛТ, три канала управления лучом (Х, Y и Z), калибраторы и блок питания.
Электронно-лучевая трубка
Практически во всех современных электронно-лучевых осциллографах (ЭЛО) используются ЭЛТ со статическим отклонением луча. Конструктивно однолучевая трубка представляет собой стеклянный вакуумный баллон, внутри которого закреплена электронная пушка, модулятор яркости и две пары взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин (X и Y). На переднюю часть трубки нанесен слой люминофора, светящегося под воздействием электронного пучка.
В некоторых осциллографах используется двухлучевая ЭЛТ, фактически представляющая собой две однолучевые ЭЛТ, заключенные в единый стеклянный баллон.
Трубки характеризуются следующими параметрами: полосой пропускания, чувствительностью, рабочей площадью экрана, типом люминофора (временем послесвечения, т.е. временем за которое яркость осциллограммы спадает до 0,1 от максимального значения).
Подобные документы
Характеристика электромеханических приборов для измерения постоянного, переменного тока и напряжения. Их конструкция, принцип действия, область применения, достоинства и недостатки. Определение и классификация электронных вольтметров, схемы приборов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.03.2010Понятие средства измерений, их виды и классификация погрешностей. Метрологические характеристики средств измерений, особенности норм на их значения. Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей и цифровых измерительных приборов.
курсовая работа [340,9 K], добавлен 03.01.2013Средства электрических измерений: меры, преобразователи, комплексные установки. Классификация измерительных устройств. Методы и погрешности измерений. Определение цены деления и предельного значения модуля основной и дополнительной погрешности вольтметра.
практическая работа [175,4 K], добавлен 03.05.2015Основные свойства измеряемых погрешностей. Технические и метрологические характеристики средств электротехнических измерений, их сравнительный анализ. Моделирование и реализация виртуального прибора в программной среде National Instruments, Labview.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 09.04.2015Измерительные приборы, при помощи которых можно измерить напряжение, ток, частоту и разность фаз. Метрологические характеристики приборов. Выбор ваттметра для измерения активной мощности, потребляемой нагрузкой. Относительные погрешности измерения.
задача [26,9 K], добавлен 07.06.2014Классификация методов повышения точности средств измерений. Уменьшение аддитивной погрешности. Метод отрицательной связи, инвариантности, прямого хода, вспомогательных измерений. Периодическая автоподстройка параметров. Виды помех, способы их описания.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.11.2011Обзор существующих методов и средств измерений расстояния: общие понятия и определения. Механические, электромагнитные, ультразвуковые, магнитные и вихретоковые толщиномеры. Особенности ультразвукового толщиномера А1210, его достоинства и недостатки.
курсовая работа [36,6 K], добавлен 21.03.2012Метрология как наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Способы нормирования метрологических характеристик средств измерений, поверка электродинамических и электромагнитных приборов.
курсовая работа [178,5 K], добавлен 09.11.2012Основные понятия и определения измерительной техники; классификация приборов и особенности применения микропроцессоров. Изучение программного обеспечения комплекса автоматизации измерений и компьютера; расчёт экономической эффективности устройства.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 15.03.2014Параметры ошибок и методы их измерений по G.821. Схема измерений параметров каналов ЦСП типа "точка-точка". Основные принципы методологии измерений по G.826. Методика индикационных измерений. Измерение параметров кодовых ошибок, их связь с битовыми.
реферат [405,0 K], добавлен 12.11.2010