Vad är ett oscilloskop till för och hur man mäter ström, spänning, frekvens och fasförskjutning

Ett oscilloskop är en enhet som visar strömstyrkan, spänningen, frekvensen och fasförskjutningen i en elektrisk krets. Enheten visar förhållandet mellan tid och intensitet för den elektriska signalen. Alla värden visas med en enkel tvådimensionell graf.

Vad är ett oscilloskop till för?

Ett oscilloskop används av elektronik och radioamatörer för att mäta:

• amplituden för den elektriska signalen - förhållandet mellan spänning och tid;
• analysera fasförskjutningen;
• se förvrängningen av den elektriska signalen;
• baserat på resultaten, beräkna frekvensen av strömmen.

Trots det faktum att oscilloskopet visar egenskaperna hos den analyserade signalen, används det oftare för att identifiera processer som uppstår i en elektrisk krets.Tack vare oscillogrammet får specialister följande information:

• formen av en periodisk signal;
• värdet av positiv och negativ polaritet;
• intervall för signalförändring i tid;
• varaktigheten av den positiva och negativa halvcykeln.

Det mesta av denna information kan erhållas med en voltmeter. Men då måste du göra mätningar med en frekvens på flera sekunder. Samtidigt är andelen räknefel stor. Att arbeta med ett oscilloskop sparar mycket tid på att få fram nödvändiga data.

Funktionsprincipen för oscilloskopet

Ett oscilloskop gör mätningar med hjälp av ett katodstrålerör. Detta är en lampa som fokuserar den analyserade strömmen till en stråle. Den träffar enhetens skärm och avviker i två vinkelräta riktningar:

• vertikal - visar spänningen som studeras;
• horisontell - visar förfluten tid.

Två par katodstrålerörsplattor är ansvariga för att avleda strålen. De som är placerade vertikalt är alltid strömförande. Detta hjälper till att fördela polaritetsvärdena. Positiv attraktion avviker åt höger, negativ attraktion avviker åt vänster. Således rör sig linjen på instrumentskärmen från vänster till höger med konstant hastighet.

En elektrisk ström verkar också på de horisontella plattorna, vilket avleder strålspänningsindikatorn. Positiv laddning är upp, negativ laddning är nere. Så på enhetens display visas en linjär tvådimensionell graf, som kallas ett oscillogram.

Avståndet som strålen färdas från vänster till höger kant av skärmen kallas svep. Den horisontella linjen är ansvarig för mättiden.Förutom den vanliga 2D-linjegrafen finns det även cirkulära och spiralsvep. Att använda dem är dock inte lika bekvämt som klassiska oscillogram.

Klassificering och typer

Det finns två huvudtyper av oscilloskop:

• analog - enheter för mätning av genomsnittliga signaler;
• digital - enheter omvandlar det mottagna mätvärdet till ett "digitalt" format för vidare överföring av information.

Enligt handlingsprincipen finns följande klassificering:

1. Universella modeller.
2. Specialutrustning.

mest populär är universella enheter. Dessa oscilloskop används för att analysera olika typer av signaler:

• harmonisk;
• enstaka impulser;
• impulspaket.

Universella enheter är designade för en mängd olika elektriska enheter. De låter dig mäta signaler inom intervallet några nanosekunder. Mätfelet är 6-8%.

Universaloscilloskop är indelade i två huvudtyper:

• monoblock - har en gemensam mätspecialisering;
• med utbytbara block - anpassa till en specifik situation och typ av enhet.

Specialanordningar är utvecklade för en viss typ av elektrisk utrustning. Det finns alltså oscilloskop för radiosignaler, tv-sändningar eller digital teknik.

Universella och speciella enheter är indelade i:

• höghastighets - används i höghastighetsenheter;
• minne - enheter som lagrar och återger tidigare gjorda indikatorer.

När du väljer en enhet bör du noggrant studera klassificeringarna och typerna för att köpa en enhet för en specifik situation.

Enhet och huvudsakliga tekniska parametrar

Varje enhet har ett antal av följande tekniska egenskaper:

1. Koefficienten för möjliga fel vid mätning av spänning (för de flesta enheter överstiger detta värde inte 3%).
2. Värdet på enhetens baslinje - ju större denna egenskap, desto längre tidsperiod för observation.
3. Synkroniseringskarakteristik, innehållande: frekvensområde, maximala nivåer och systeminstabilitet.
4. Parametrar för den vertikala avvikelsen för signalen med utrustningens ingångskapacitans.
5. Stegsvarsvärden som visar stigtid och överskridande.

Utöver de grundläggande värdena som anges ovan har oscilloskop ytterligare parametrar, i form av en amplitud-frekvenskaraktäristik, som visar amplitudens beroende av signalfrekvensen.

Digitala oscilloskop har också mycket internminne. Denna parameter är ansvarig för mängden information som enheten kan registrera.

Hur mätningar tas

Oscilloskopskärmen är uppdelad i små celler som kallas divisioner. Beroende på enheten kommer varje ruta att vara lika med ett visst värde. Den mest populära beteckningen: en division - 5 enheter. På vissa enheter finns det också en ratt för att styra grafens skala, så att det är bekvämare och mer exakt för användarna att göra mätningar.

Innan du påbörjar någon form av mätning måste du ansluta oscilloskopet till den elektriska kretsen. Sonden är ansluten till någon av de lediga kanalerna (om enheten har mer än 1 kanal) eller till pulsgeneratorn, om tillgänglig i enheten. Efter anslutningen visas olika signalbilder på enhetens display.

Om signalen som tas emot av enheten är intermittent, ligger problemet i anslutningen av sonden. Vissa av dem är utrustade med miniatyrskruvar som måste dras åt. Även i digitala oscilloskop löser den automatiska positioneringsfiktionen problemet med en intermittent signal.

Strömmätning

När du mäter ström med ett digitalt oscilloskop bör du ta reda på vilket typ av ström måste observeras. Oscilloskop har två funktionssätt:

• Likström ("DC") för likström;
• Växelström ("AC") för variabel.

Likström mäts med läget "Direct Current" aktiverat. Enhetens sonder ska anslutas till strömförsörjningen i direkt överensstämmelse med polerna. Den svarta krokodilen ansluter sig till minus, den röda krokodilen ansluter sig till pluset.

En rak linje visas på enhetens skärm. Värdet på den vertikala axeln kommer att motsvara parametern konstant spänning. Strömstyrkan kan beräknas enligt Ohms lag (spänning dividerat med resistans).

Växelström är en sinusform, på grund av att spänningen också är variabel. Därför kan dess värde endast mätas under en viss tidsperiod. Parametern beräknas också med Ohms lag.

Spänningsmätning

För att mäta spänningen hos en signal behöver du den vertikala koordinataxeln för en linjär tvådimensionell graf. På grund av detta kommer all uppmärksamhet att ägnas åt vågformens höjd. Därför, innan du påbörjar observationen, bör du justera skärmen mer bekvämt för mätning.

Sedan överför vi enheten till DC-läge. Vi fäster sonderna på kretsen och observerar resultatet. En rak linje visas på enhetens display, vars värde kommer att motsvara spänningen på den elektriska signalen.

Frekvensmätning

Innan du förstår hur man mäter frekvensen av en elektrisk signal bör du veta vad en period är, eftersom dessa två begrepp är relaterade till varandra. En period är den minsta tidsperiod efter vilken amplituden börjar upprepas.

Det är lättare att se perioden på oscilloskopet med hjälp av den horisontella tidsaxeln. Det är bara nödvändigt att märka efter vilken tidsperiod linjediagrammet börjar upprepa sitt mönster. Det är bättre att betrakta början av perioden som kontaktpunkterna med den horisontella axeln och slutet av upprepningen av samma koordinat.

För att mer bekvämt mäta signalens period reduceras svephastigheten. I det här fallet är mätfelet inte så högt.

Frekvens är ett värde omvänt proportionellt mot den analyserade perioden. Det vill säga, för att mäta värdet måste du dividera en sekunds tid med antalet perioder som inträffar under denna period. Den resulterande frekvensen mäts i Hertz, standarden för Ryssland är 50 Hz.

Fasförskjutningsmätning

Fasförskjutning beaktas - den relativa positionen för två oscillerande processer i tiden. Parametern mäts i bråkdelar av signalperioden, så att, oavsett periodens karaktär och frekvens, samma fasförskjutningar har ett gemensamt värde.

Det första man ska göra innan mätningen är att ta reda på vilken av signalerna som ligger efter den andra och sedan bestämma parameterns teckenvärde. Om strömmen är ledande är parametern vinkelskift negativ. I fallet när spänningen är före är tecknet på värdet positivt.

För att beräkna graden av fasförskjutning bör du:

1. Multiplicera 360 grader med antalet rutnätsceller mellan början av perioderna.
2. Dividera resultatet med antalet divisioner som upptas av en signalperiod.
3. Välj ett negativt eller positivt tecken.

Det är obekvämt att mäta fasförskjutningen i ett analogt oscilloskop, eftersom graferna som visas på skärmarna har samma färg och skala. För observationer av detta slag används antingen en digital enhet eller tvåkanalsenheter för att placera olika amplituder på en separat kanal.

Liknande artiklar: