Осцилоскопът е устройство, което демонстрира силата на тока, напрежението, честотата и фазовото изместване на електрическата верига. Устройството показва съотношението на времето и интензитета на електрическия сигнал. Всички стойности са показани с помощта на проста двумерна графика.
Съдържание
За какво е осцилоскоп?
Осцилоскоп се използва от електрониката и радиолюбителите за измерване на:
- амплитудата на електрическия сигнал - съотношението на напрежението и времето;
- анализирайте фазовото изместване;
- вижте изкривяването на електрическия сигнал;
- въз основа на резултатите изчислете честотата на тока.
Въпреки факта, че осцилоскопът демонстрира характеристиките на анализирания сигнал, той по-често се използва за идентифициране на процеси, протичащи в електрическа верига.Благодарение на осцилограмата специалистите получават следната информация:
- форма на периодичен сигнал;
- стойност на положителна и отрицателна полярност;
- диапазон на промяна на сигнала във времето;
- продължителността на положителния и отрицателния полупериод.
Повечето от тази информация може да се получи с волтметър. Тогава обаче ще трябва да правите измервания с честота от няколко секунди. В същото време процентът на грешките в изчисленията е голям. Работата с осцилоскоп спестява много време при получаване на необходимите данни.
Принципът на работа на осцилоскопа
Осцилоскоп прави измервания с помощта на електронно-лъчева тръба. Това е лампа, която фокусира анализирания ток в лъч. Той удря екрана на устройството, отклонявайки се в две перпендикулярни посоки:
- вертикално - показва изследваното напрежение;
- хоризонтално - показва изминалото време.
Две двойки плочи с електронно-лъчева тръба са отговорни за отклонението на лъча. Тези, които са разположени вертикално, винаги са под напрежение. Това помага да се разпределят стойностите на полярността. Положителното привличане се отклонява вдясно, отрицателното се отклонява наляво. Така линията на екрана на инструмента се движи отляво надясно с постоянна скорост.
Върху хоризонталните плочи действа и електрически ток, който отклонява индикатора за напрежение на лъча. Положителният заряд е нагоре, отрицателният заряд е надолу. Така на дисплея на устройството се появява линейна двуизмерна графика, която се нарича осцилограма.
Разстоянието, което лъчът изминава от левия до десния край на екрана, се нарича размах. Хоризонталната линия е отговорна за времето на измерване.В допълнение към стандартната 2D линейна графика, има също кръгови и спираловидни движения. Използването им обаче не е толкова удобно, колкото класическите осцилограми.
Класификация и видове
Има два основни типа осцилоскопи:
- аналогови - устройства за измерване на средни сигнали;
- цифрови - устройствата преобразуват получената измервателна стойност в "цифров" формат за по-нататъшно предаване на информация.
Според принципа на действие има следната класификация:
- Универсални модели.
- Специално оборудване.
най - известен са универсални устройства. Тези осцилоскопи се използват за анализиране на различни видове сигнали:
- хармоничен;
- единични импулси;
- импулсни пакети.
Универсалните устройства са предназначени за различни електрически устройства. Те ви позволяват да измервате сигнали в диапазона от няколко наносекунди. Грешката при измерване е 6-8%.
Универсалните осцилоскопи са разделени на два основни типа:
- моноблок - имат обща специализация за измерване;
- със сменяеми блокове - адаптират се към конкретна ситуация и тип устройство.
За определен вид електрическо оборудване са разработени специални устройства. Така че има осцилоскопи за радиосигнал, телевизионно излъчване или цифрова технология.
Универсалните и специалните устройства се делят на:
- високоскоростен - използва се в високоскоростни устройства;
- памет - устройства, които съхраняват и възпроизвеждат предварително направени индикатори.
Когато избирате устройство, трябва внимателно да проучите класификациите и видовете, за да закупите устройство за конкретна ситуация.
Устройство и основни технически параметри
Всяко устройство има редица от следните технически характеристики:
- Коефициентът на възможна грешка при измерване на напрежението (за повечето устройства тази стойност не надвишава 3%).
- Стойността на базовата линия на устройството - колкото по-голяма е тази характеристика, толкова по-дълъг е периодът от време на наблюдение.
- Характеристика на синхронизацията, съдържаща: честотен диапазон, максимални нива и нестабилност на системата.
- Параметри на вертикалното отклонение на сигнала с входния капацитет на оборудването.
- Стойности за реакция на стъпката, показващи времето на нарастване и превишаване.
В допълнение към основните стойности, изброени по-горе, осцилоскопите имат допълнителни параметри под формата на амплитудно-честотна характеристика, която демонстрира зависимостта на амплитудата от честотата на сигнала.
Цифровите осцилоскопи също имат много вътрешна памет. Този параметър е отговорен за количеството информация, която устройството може да записва.
Как се правят измерванията
Екранът на осцилоскопа е разделен на малки клетки, наречени деления. В зависимост от устройството, всеки квадрат ще бъде равен на определена стойност. Най-популярното обозначение: една дивизия - 5 единици. Също така на някои устройства има копче за управление на мащаба на графиката, така че да е по-удобно и по-точно за потребителите да правят измервания.
Преди да започнете каквото и да е измерване, трябва да свържете осцилоскопа към електрическата верига. Сондата е свързана към всеки от свободните канали (ако устройството има повече от 1 канал) или към импулсния генератор, ако има такъв в устройството. След свързване на дисплея на уреда ще се появят различни сигнални изображения.
Ако сигналът, получен от устройството, е прекъсващ, тогава проблемът се крие в свързването на сондата. Някои от тях са оборудвани с миниатюрни винтове, които трябва да бъдат затегнати. Също така в цифровите осцилоскопи, фантастиката за автоматично позициониране решава проблема с прекъсващия сигнал.
Измерване на тока
Когато измервате тока с цифров осцилоскоп, трябва да разберете кой вид ток трябва да се спазва. Осцилоскопите имат два режима на работа:
- Постоянен ток ("DC") за постоянен ток;
- Променлив ток ("AC") за променлива.
Постоянният ток се измерва с активиран режим "Постоянен ток". Сондите на устройството трябва да бъдат свързани към захранването в пряко съответствие с полюсите. Черният крокодил се присъединява към минуса, червеният крокодил се присъединява към плюса.
На екрана на устройството ще се появи права линия. Стойността на вертикалната ос ще съответства на параметъра за постоянно напрежение. Силата на тока може да се изчисли според закона на Ом (напрежението, разделено на съпротивлението).
Променливият ток е синусоида, поради факта, че напрежението също е променливо. Следователно стойността му може да бъде измерена само в определен период от време. Параметърът също се изчислява с помощта на закона на Ом.
Измерване на напрежението
За да измерите напрежението на сигнала, имате нужда от вертикалната координатна ос на линейна двуизмерна графика. Поради това цялото внимание ще бъде обърнато на височината на формата на вълната. Ето защо, преди да започнете наблюдението, трябва да настроите екрана по-удобно за измерване.
След това прехвърляме устройството в DC режим. Прикрепяме сондите към веригата и наблюдаваме резултата. На дисплея на устройството ще се появи права линия, чиято стойност ще съответства на напрежението на електрическия сигнал.
Измерване на честотата
Преди да разберете как да измерите честотата на електрическия сигнал, трябва да знаете какво е период, тъй като тези две понятия са взаимосвързани. Един период е най-малкият период от време, след който амплитудата започва да се повтаря.
По-лесно е да видите периода на осцилоскопа, като използвате хоризонталната времева ос. Необходимо е само да забележите след какъв период от време линейната диаграма започва да повтаря своя модел. По-добре е началото на периода да се разглежда като точки на допир с хоризонталната ос, а краят на повторението на една и съща координата.
За по-удобно измерване на периода на сигнала, скоростта на изместване се намалява. В този случай грешката при измерване не е толкова висока.
Честотата е стойност, обратно пропорционална на анализирания период. Тоест, за да измерите стойността, трябва да разделите една секунда време на броя на периодите, настъпили през този период. Получената честота се измерва в херци, стандартът за Русия е 50 Hz.
Измерване на фазовото изместване
Разглежда се фазовото изместване - относителното положение на два колебателни процеса във времето. Параметърът се измерва във части от периода на сигнала, така че, независимо от естеството на периода и честотата, едни и същи фазови измествания имат обща стойност.
Първото нещо, което трябва да направите преди измерването, е да разберете кой от сигналите изостава от другия и след това да определите стойността на знака на параметъра. Ако токът е водещ, тогава параметърът на изместване на ъгъла е отрицателен. В случай, че напрежението е напред, знакът на стойността е положителен.
За да изчислите степента на фазово изместване, трябва:
- Умножете 360 градуса по броя на клетките на мрежата между началото на периодите.
- Разделете резултата на броя на деленията, заети от един период на сигнала.
- Изберете отрицателен или положителен знак.
Измерването на фазовото изместване в аналогов осцилоскоп е неудобно, тъй като графиките, показани на екраните, имат един и същ цвят и мащаб. За наблюдения от този вид се използват или цифрово устройство, или двуканални устройства за поставяне на различни амплитуди в отделен канал.
Подобни статии:
