Метрология

Страница 8

Если измеряется период следования или временной интервал между двумя различными импульсами, на развертке должны наблюдать изображения обоих импульсов (опорного и интервального), Методика измерения не изменяется, но точность измерения больших значений ^Tс может снизиться.

Дополнительные возможности дает применение круговой раз­вертки, так как длина окружности в П раз больше ее диаметра. На экран ЭЛТ в таком случае накладывается шкала с полярной системой координат, а опорный я интервальный импульсы подают­ся на вход Z, создавая на окружности яркостные метки. Совме­щая метки опорного импульса с началом шкалы, измеряют угловое положение второй метки У и определят искомое значение ^tс по формуле

36.Сущность осциллографических измерений фазовых сдвигов

Метод эллипса (синусоидальная развертка)

В каналы вертикального и горизонтального отклонений по­даются исследуемые сигналы;

ГР выключен. На экране ЭЛТ форми­руется изображение в виде эллипса (рис. 4.10). Методика измерения фазового сдвига ^Y= У2 - Y1 стандартизована и заключается в измерении по шкале ЭЛТ значения h и H и определении ^Y из формулы

Перед измерением h и H не­обходимо совместить центр эллипса

о началом координат шкалы. Для этого поочередно отключают на­пряжения Uу Uк и совмещают середины горизонтальной и вер­тикальной линий (создаваемых соответственно Ux и Uу) c цент­ром шкалы экране. Для повышения точности измерения ^Y необ­ходимо оценить систематическую погрешность ^Yx , вызванную неидентичностью каналов осциллографа, в исключить ее из ре­зультата измерений ^Y. Для оценки ^Уx одно из напряжений (Uу или Ux) подают на оба входа осциллографа и определяют ^Yk аналогично ^Y.

Результаты измерения ^Y однозначны лишь в пределах О * 180° (далее фигуры повторяются). Погрешность измерения зависит от ^Y и не превышает ± 2° при ^Y близких к 0 и 180°, при ^Y= 90° - возрастает до +- 100,

Метод наложения (метод линейной развертки)

Используется двухлучевой осциллограф. На входы каналов вертикального отклонения подаются напряжения U1 и U2, фазовый сдвиг которых необходимо измерить. На экране отобража­ется осциллограмма напряженки (рис. 4.11). Отношение длин отрезков аб и ав определя­ет фазовый сдвиг.

метод линейной развертки может быть реализован и о по­мощью однолучевого осциллог­рафа. Для этого опорный сигнал U1, относительно которого измеряется фазовый сдвиг, по­дается на вход X осциллографа и используется в качества син­хронизирующего сигнала, а сигнал U2 - на вход У. В режиме внутренней синхронизации получают устойчивое изображение сиг­нала на экране и замечают положение определенной точки изо­бражения на шкале экрана (например, максимум сигнала, пере­сечение формы сигнала о горизонтальной осью, положение нача­ла развертки). Затем переключатель режима синхронизации пере­водится в положение "внешняя", Расстояние от выбранной точка до со первоначального положения в режиме внутренней синхронизации соответствует длине отрезка аб (4.11).

Причинами погрешности измерений в данном случае являют­ся: смещение оси, толщина светового луча, неточность определе­ния длин отрезков аб и ав

37.Цифровой метод

Сущность метода заключается в последовательном преобра­зовании разности фаз во временной интервал, а затем - в циф­ровой код. Структурная схема представлена на рис. 5.10

Сигналы U1 и U2 , фазовый сдвиг которых требуемся изме­рить, преобразуются в периодические последовательности корот­ких импульсов, соответствующих моментам переходов напряжений сигналов через нуль. Интервал времени ^Т между ближайшими импульсами пропорционален фазовому сдвигу (рис, 5.11).

Если его отнести к длительности Периода Тх, то получим:

Число импульсов N , поступивших на вход счетчика за вре­мя стробирующего импульса, равного Л Т, равно

Подставляя это выражение в (5.17), Получаем

Из (5.19) следует, что для измерения ^Yx необходимо звать частоту сигнала Fx . Когда Fx/Fсч. = 360°, единица счета пропорциональна градусу

.

38 (39).Суть нелинейных искажений сигнала и параметры для их оценки (селективн.вольтметр)

Нелинейные искажения (НИ) сигналов оказывают существен­ное влияние на целый ряд показателей качества радиотехничес­ких устройств и систем: точность воспроизведения сигналов, разрешающую и пропускную способность, метрологические харак­теристики измерительных приборов и т.д. Под НИ понимается изменение формы сигнала, обусловленное нелинейностью тракта передачи сигнала. Нелинейным искажением может подвергаться как гармонический сигнал, так в сигнал сложной фермы, спектр которого содержит ряд гармонических составлящих.

Неискаженный гармонический сигнал состоят из одной спектральной состающей частоты F. Иcкаженный сигнал можно представить в виде суммы постоянной составляющей, первой гармоники с частотой F и высших гармоник о частотами 2F; 3F .:

Мерой нелинейных искажений гармонического сигнала явля­ется коэффициент гармоник (Кг), характеризующий отличив фор­мы сигнала от гармонической.

Кг равен отношению среднеквадратического значения нап­ряжения всех гармоник сигнала, кроме первой, к среднеквадратическому значению напряжения первой гармоники:

Значение Кг, как видно из (4.20), может изменяться в пределах от 0 до «бес», что не совсем удобно. Поэтому на практике нелинейные искажения оцениваются и коэффициентом нели­нейности (Кн), представляющим собой отношение среднеквадратического значения напряжения всех высших гармоник ( Uскг ) к среднеквадратическому значению напряжения сигнала ( Uскс ):

причем в диапазоне Кг<=0,1 значения Кг и Кн отличаются менее чем на I %.

Кг и Кн связаны между собой соотношениями

Заметим, что Кн является количественной мерой искаже­ний сигналов любой формы.

Существующие методы измерения Кг относятся к гармони­ческим и разделяются на спектральный и интегральный.

Измерение Кг спектральным методом реализуется о по­мощью избирательного устройства, в качестве которого могут быть использованы селективные вольтметры или анализаторы спектра, позволяющие поочерёдно измерить значения напряжений высших гармоник ( 2f , 2F, .). Метод достаточно точен, но трудоемок. Поэтому практическое применение данный метод находит при измерении КР<0,01/6 и, когда нужно выяснить роль каждой гармоники в отдельности.

Наиболее распространенной модификацией интегрального метода, реализуемой в серийно выпускаемых приборах, являет­ся метод подавления основной частоты. Он заключается в раз­дельном измерении среднеквадратического значения сигнала и среднеквадратического значения высших гармоник (при подав­ленной первой гармонике) этого же сигнала.

Структурная схема измерителя нелинейных искажений, реализующего интегральный метод, приведена на рис. 4.16. Подавление сигнала основной частоты ори измерении Uскг осуще­ствляется с помощью режекторного фильтра первой гармоника. перестраиваемого в пределах диапазоны частот измерителя.