Инструментальная погрешность

МЕТРОЛОГИЯ ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

n Общая погрешность результата измерения, выполненного с помощью осциллографа, содержит те же составляющие, что и погрешность результата любого другого измерения:

n инструментальную,

n методическую

n субъективную.

n Но в подходах к оценкам отдельных составляющих отражается определенная специфика осциллографических измерений.

n Инструментальная погрешность результата осциллографического измерения складывается из статической (при постоянном или низкочастотном входном сигнале) и

n динамической составляющих.

n Статическая погрешность. При измерении как амплитудных, так и временных параметров можно использовать общий подход к оценке погрешностей.

n Поскольку подавляющее большинство случаев применения ЭЛО основано на измерении длин линейных отрезков (например, при измерении амплитуды и периода сигнала, длительности импульса), то наличие систематических аддитивных погрешностей каналов У и Х не приводит к погрешностям результатов, так как определяет лишь сдвиг изображения на экране.

n Мультипликативные же погрешности каналов в большинстве случаев влияют на результат измерения, так как искажения линейных параметров изображения на экране при этом линейно зависят от значения входной величины.

n Пределы допустимых относительныхмультипликативныхпогрешностей каналов У и Х называются погрешностями коэффициентов отклонения и задаются количественно,

n Например, так:δY= 5 %; δX = 2 %. Эти значения характеризуют только статическую (или низкочастотную) погрешность воспроизведения сигналов каналами

n Динамическая погрешность.

n Входные каналы ЭЛО не в состоянии воспринимать («пропускать») высокочастотные сигналы в бесконечно широкой полосе частот. Есть естественные ограничения.

n Полоса частот, которую пропускает канал ЭЛО (т. е. позволяет нормально исследовать), зависит от схемотехники и элементной базы его каналов.

n Понятно, что чем шире полоса частот, тем лучше. Ее граница определяется верхней частотой fВполосы пропускания

n К характеристикам ЭЛО, определяющим динамическую погрешность, относятся:

n • амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и значение верхней границы f полосы пропускания по каналам Y и Х,

n • время нарастания τН переходной характеристики канала

n • время установления τУ

n • неравномерность АЧХ канала Y

n • фазочастотная характеристика (ФЧХ) канала Y . Эти значения характеризуют только статическую (или низкочастотную) погрешность воспроизведения сигналов каналами.

 

n Практическое определение реальной АЧХ канала Y (рис. 4.17).

n На вход канала Y ЭЛО подается синусоидальный сигнал от высокочастотного генератора, частота которого может регулироваться в широких пределах (верхняя граница диапазона изменения частоты должна быть не менее верхней границы fВ, полосы пропускания исследуемого ЭЛО).

n Затем, изменяя частоту сигнала генератора и поддерживая (с помощью показаний широкополосного электронного вольтметра) амплитуду сигнала постоянной, фиксируют амплитуду изображаемого на экране сигнала.

n Так можно построить по некоторому множеству точек кривую АЧХ канала

n Верхняя граница fВ полосы пропускания (для канала с открытым входом) определяется по уровню уменьшения относительной амплитуды на —З дБ и задается в паспорте на ЭЛО (например, так: fВ = 10 МГц).

n Зная АЧХ, можно определить погрешность воспроизведения на экране амплитуды синусоидального сигнала известной частоты.

n Например, при частоте входного сигнала f = 5 МГц и значению fВ = 10 МГц погрешность воспроизведения амплитуды синусоидального сигнала на экране составит приблизительно —10% (см. рис. 4.18).

 

n Время нарастания τН переходной характеристики канала и время установления τУ характеризуют реакцию ЭЛО на скачкообразные (импульсного характера) изменения входного сигнала.

n Время нарастания τн определяется интервалом времени изменения сигнала на экране от 0,10 UMAX до 0,9 UMAX амплитудного значения сигнала UMAX (рис. 4.19, а).

n Время установленияτУ, определяется интервалом от 0,10 UMAX до вхождения сигнала в заданную зону ±Δ (например, 5 % от UMAX, рис. 4.19, 6)..

 

n Время установленияτУ, определяется интервалом от 0,10 UMAX до вхождения сигнала в заданную зону ±Δ (например, 5 % от UMAX, рис. 4.19, 6)..

n На практике значения времен нарастания τн и установления τу канала Y определяются так, как показано на рис. 4.20.На вход канала Y ЭЛО подается сигнал от генератора прямоугольных импульсов.

n ( Длительность фронта выходного сигнала генератора должна быть заметно меньше ожидаемого времени нарастания и времени установления канала исследуемого ЭЛО. )

 

n Затем, измерив указанные параметры осциллограммы сигнала, определяют искомые значения времен нарастания τН, и установления τУ. Неравномерность АЧХ канала и фазочастотная характеристика (ФЧХ) канала Y определяют в основном искажения формы несинусоидальных входных сигналов.