Przyrządy pomiarowe - oscyloskopy

Oscyloskop służy do obserwacji i analizy kształtu przebiegów, pomiarów napięcia, prądu, częstotliwości i przesunięcia fazowego oraz wyznaczania charakterystyki elementów nieliniowych. Budowa lampy: wyrzutnia elektronowa emituje i skupia elektrony w cienką wiązkę: a) katoda – żarzona pośrednio, pokryta pastą emitującą elektrony, b) siatka o potencjale ujemnym względem katody, działa skupiająco na wiązkę elektronów oraz wpływa na ilość elektronów opuszczających katodę (potencjał ma wpływ na jaskrawość plamki), c) anody o dużym potencjale dodatnim, działają przyśpieszająco na elektrony wiązki i powodują jej ogniskowanie (decyduje o wymiarze i ostrości plamki). Płytki odchylające (dwie pary X i Y) X – odchylają wiązkę w kierunku poziomym, Y – odchylają wiązkę w kierunku pionowym. Ekran – pokryty luminoforem, materiałem krystalicznym, emitującym światło pod wpływem bombardowania strumieniem elektronów. Barwa poświaty zależy od składu chemicznego luminoforu. Czas narastania świecenia jest rzędu 10ns. Czas trwania poświaty 1μs – kilkanaście sekund. Budowa oscyloskopu: Z Zasilacz nn - niskiego napięcia do zasilania wszystkich układów elektronicznych. Wn - wysokiego napięcia do zasilania elektrod wyrzutni elektronowej (katoda 1kV – 3 kV, anoda 2 – 24kV). G Generator podstawy czasu. Generator drgań piłokształtnych podawanych na wejście (płytki) X o regulowanych częstotliwościach. Od jej wartości zależy prędkość pozioma przemieszczania się plamki. Regulacja napięcia służy do zmiany ostrości i jaskrawości plamki. W1 – wzmacniacz odchylenia pionowego jest to szerokopasmowy wzmacniacz pomiarowy o bardzo małych zniekształceniach i regulowanym współczynniku wzmacniania - czułości napięciowej (Sy mm/V). S – układ synchronizacji częstotliwości generator podstawy czas z częstotliwością przebiegu badanego. W2 – wzmacniacz odchylenia poziomego o regulowanym wzmocnieniu, a tym samym czułości poziomej (Sx mm/V). Otrzymywanie obrazu. Obraz powstaje dzięki jednoczesnemu odchyleniu plamki świetlnej w kierunku pionowym przez pole elektryczne spowodowane napięciem mierzonego sygnału oraz w kierunku poziomym przez pole wytworzone napięciem generatora podstawy czasu. Ly – wysokość obrazu, lx – okres przebiegu. Sondy napięciowe umożliwiają pomiar słabych sygnałów przy wykorzystaniu przewodu ekranowanego. Wprowadza dodatkową pojemność, a) sondy o dużej rezystancji. Sondy pomiarowe.




Sonda wysokiego napięcia zawiera rezystor o dużej rezystancji 100MΩ w hermetycznej, dokładnie izolowanej obudowie. Umożliwia pomiary napięć do 20kV. Sondy prądowe umożliwiają pomiar prądów bez konieczności przerywania obwodu i włączenia rezystora wzorcowego. Przykład: sonda transformatorowa. Oscyloskop dwukanałowy umożliwia jednoczesną obserwację dwóch przebiegów.

Wejścia – kanały Ai B, a) bezpośrednie do badania sygnałów długotrwałych o czasie trwania większym niż jedna milisekunda, b) pojemnościowe z kondensatorem oddzielającym skadową stałą od składowej zmiennej. Dzielniki napięcia skompensowane częstotliwościowo, służą do nastawienia czułości. Wzmacniacze A i B szerokopasmowe o dużej rezystancji wejściowej, umożliwiają dodatkowo przesuwanie obrazu i obserwację obrazu powiększonego. Linia opóźniająca opóźnia sygnał badany względem sygnału w torze X, umożliwia obserwację przedniego zbocza sygnału. Wzmacniacz wstępny i końcowy szerokopasmowe. Elektroniczny przełącznik kanałów sterowane generatorem prostokątnym, umożliwia obserwację dwóch przebiegów, połączenie może być: a) przemienne (ALT) – przełączenie następuje w czasie ruchu powrotnego plamki w jednej podstawie czasu pojawia się sygnał na wejście A, w drugiej na wejście B. Stosowane do obserwacji przebiegów okresowych, b) siekane (CHOP) przełączenie odbywa się wielokrotnie w jednej podstawie czasu. Stosowane do obserwacji przebiegów jednorazowych. Budowa oscyloskopu cyfrowego. Wzmacniacz wejściowy z tłumikami, układami sprzężenia i przesuwu pionowego. Układ próbkująco – pamiętający (PP) pobiera, zapamiętuje analogową wartość przebiegu w chwili próbkowania. Pobieranych jest wiele próbek w odstępach czasu wynikających z częstotliwości próbkowania. Przetwornik analogowo cyfrowy (A/C) przetwarza wartość chwilową przebiegu w słowo cyfrowe. Długość słowa decyduje o rozdzielczości oscyloskopu (im więcej bitów tym dokładniejszy przebieg) Pamięć cyfrowa. Układ rekonstrukcji przebiegu z przetwornikiem cyfrowo analogowym. Generator podstawy czasu – sterowany generatorem kwarcowym.