Осциллографический способ отображения колебаний

Другими способами отображения колебаний служат осциллографические методы визуального и измерительного характера регистрации механических или электрических частотных сигналов, а также колебательных процессов.

Допустим, калибровочные метки известной частоты наносятся на изображение сигнала путем модуляции яркости луча, т.е. подачи на сетку Электронной Лучевой Трубки осциллографа напря­жения известной частоты f₀, T₀ = 1/f₀. При этом T_сигн = пТ₀, где п - ко­личество калибровочных меток.

Существующие способы повышения точности этого метода также ис­пользуются в цифровых осциллографах. В некоторых случаях это позво­ляет получить погрешность менее 1 %.

В некоторых случаях сравнение частот двух гармонических сигналов можно получить методом интерференционных фигур (фигур Лиссажу). С этой целью колебания известной — образцовой частоты f₀ - подают­ся на один вход осциллографа (например, X; собственная развертка ос­циллографа отключается). На второй вход подаются колебания неиз­вестной частоты f_изм. Частоту образцового генератора подстраивают так, чтобы на экране осциллографа получилась простейшая устойчивая фигура, примерные виды которой приведены в таблице 42.1.

Таблица 42.1

Точность такого метода определения частоты оказывается высокой и определяется стабильностью образцового генератора, однако получение и на­блюдение таких фигур — достаточно сложная изме­рительная задача.

Соотношение частот двух гармонических коле­баний может быть определено как отношение числа точек пересечения по вертикали к числу точек пере­сечения по горизонтали. Например, как показано на рисунке 42.8 а, это соотношение составляет:

а)

б)

в)

Рисунки 42.8 – а); - б); - в) - Характеристики импульсов

При осциллографировании импульсных сигналов особое значение имеет правильное определение вида и параметров фронтов импульса. Основными влияющими факторами на правильное воспроизведение импульсного сигнала являются:

- частотный диапазон канала вертикального отклонения
где ƒ_В, ƒ_Н - верхняя и нижняя граничные частоты канала;

ΔF - переходная характеристика канала осциллографа.

Частотные свойства осциллографа отражаются параметрами его ам­плитудно-частотной характеристики (АЧХ) - зависимости размера изображения гармонического сигнала от его частоты. Более подробно о работе осциллографов можно ознакомиться из лабораторной работы № 41 «Осциллограф». АЧХ характери­зуют полосой пропускания, определяемой верхней граничной частоты ƒ_В, отсчитываемой по уровню 0,707 от значения АЧХ на низких частотах. Среди других параметров отметим рабочий диапазон АЧХ, в пределах которого ее неравномерность не превышает погрешности измерения на­пряжения для данного осциллографа. Этот параметр определяет частотные границы измерения амплитуд гармонических сигналов с заданной точностью. К параметрам переходной характеристики, представленной на рисунке 2 б, относят время на­растания τ_но - интервал, в течение которого луч проходит от 0,1 до 0,9 от установившегося значения (уровня U_m) переходной характери­стики. Плоская часть переходной характери­стики может быть с выбросом или с осцилляциями; в этих случаях используют дополни­тельные параметры: время установления τ_уо, отсчитываемое от уровня 0,1 до момента уменьшения осцилляции до заданного уровня; выброс определяется параметром δ. Время на­растания - основной параметр канала Y осциллографа. Для исследования кратковремен­ных сигналов необходим осциллограф, имею­щий время нарастания не более 0,3 от дли­тельности сигнала. Учитывая вышеизложенное, можно рекомендовать верхнюю границу частотного диапазона определять по формуле: ƒ_В = 2 / τ_И;

При этом длительность импульса определяется по выражению:

15 Перечень лабораторных работ раздела 9:

Раздел 9 Измерение колебаний

Лабораторная работа № 42 ХРОНОМЕТР