Измерения с помощью осциллографа

Измерения с помощью осциллографа. Наиболее простой вид измерений с помощью осциллографа — это измерение напряжений. Исследуемое напряжение подают на «Вход Y» осциллографа и устанавливают регулятор усиления в одно из оцифрованных положений, при котором размах (двойная амплитуда) сигнала занимает большую часть экрана. Для оценки исследуемого напряжения по сетке, наложенной на экран осциллографа, отсчитывают размах сигнала в миллиметрах и делят его на чувствительность канала, соответствующую данному положению ручки регулятора усиления. Например, если эта ручка установлена в положение, соответствующее чувствительности 50 мВ, а размах сигнала составляет 40 мм, то это значит, что измеряемое напряжение равно 40/(50-2,8) =0,29 В (среднеквадратическое значение).

Несколько сложнее измерить с помощью осциллографа ток в какой-либо цепи. Дело в том, что осциллограф реагирует только на напряжение, подаваемое на отклоняющие пластины. Поэтому при измерении тока поступают следующим образом. В проверяемую цепь последовательно включают резистор. Протекая по нему, ток создает на нем некоторое падение напряжения, которое уже можно измерить описанным выше способом. Если это напряжение известно, то силу^ тока в цепи можно определить, разделив напряжение на сопротивление включенного в цепь резистора. Следует, однако, учесть, что такой расчет верен только на сравнительно низких частотах (до десятков килогерц), где еще не сказывается влияние емкости и индуктивности соединительных проводов, резистора и входной емкости осциллографа. Сопротивление резистора выбирают небольшим, если сила тока в цепи велика, и большим, если она мала, т. е. стараются свести к минимуму влияние резистора на ток в цепи.

Таким же способом измеряют мощность, рассеиваемую на каком-либо элементе цепи, сопротивление R которого известно. Определив напряжение U на этом элементе, мощность рассчитывают по формуле P = U2/R.

С помощью осциллографа нетрудно измерить фазовый сдвиг между двумя напряжениями или токами синусоидальной формы. Для этого одно из исследуемых напряжений подают на «Вход Y», другое на «Вход X» и уравнивают (с помощью регулятора усиления) их амплитуды. При этом на экране осциллографа будет наблюдаться одна из фигур Лиссажу:- наклонная прямая, окружность или эллипс — в зависимости от фазового сдвига исследуемых напряжений. Фигуры Лиссажу, соответствующие фазовому сдвигу, кратному 45°, показаны на рис. 100. Промежуточные значения фазового сдвига легко определить по формуле sina = ±B/A. Размеры А и Б указаны на рисунке.

Если на входы каналов горизонтального и вертикального отклонения луча подать синусоидальные сигналы разных частот, то при определенных соотношениях частот йа экране осциллографа появится более сложная фигура Лиссажу, по виду которой можно определить их соотношение. Обычно сигналы известной частоты подают на «Вход X», а неизвестной — на «Вход Y». При измерении стараются, изменяя частоту сигнала, поданного на «Вход X», получить как можно более простую фигуру, так как это позволяет избежать ошибок при расшифровке осциллограмм. Расшифровывают осциллограмму так: подсчитывают число точек касания фигуры с вертикальной линией и число точек касания с горизонтальной, а затем делят первое число на второе. Предположим, что при измерении частоты мы получили фигуру, изображенную на рис. 101. Ее выпуклые части касаются вертикальной линии в двух местах, а горизонтальной — в пяти. Следовательно, отношение частот исследуемого fx и эталонного f-> сигналов равно 5 : 2. Если частота эталонного сигнала равна 200 Гц и подан он на вход X, то частота исследуемого сигнала
При измерении низких частот (до 150...200 Гц) в качестве эталонного сигнала можно использовать напряжение частотой 50 Гц. сняв его с понижающей обмотки сетевого трансформатора.

Наиболее характерные фигуры Лиссажу для различных соотношений частот и при разном фазовом сдвиге показаны на рис. 102.