МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Институт «Микроприборов и систем управления» (МПСУ)

Направление «Информатика и вычислительная техника»

Лабораторная работа №4

по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Тема: «Исследование и применение электронного осциллографа»

Цель работы: исследование метрологических характеристик и применение электронного осциллографа для наблюдения и измерения параметров периодических гармонических и импульсных сигналов.

Продолжительность работы: 4 часа.

Аппаратура: генератор сигналов специальной формы NI PXI-5402, рабочая станция NI ELVIS, цифровой осциллограф Tektronix TDS 1001B.

Выполнили студенты группы «МП-32а»: Шкурко Мария

Яндайкина Елена

Преподаватель: Калеев Дмитрий Вячеславович

2018 г.

Оглавление

1.Теоретические сведения 3

1.1.Основные определения 3

1.2.Принцип работы цифрового осциллографа 3

1.3.Фигуры Лиссажу 4

1.4.Основные формулы 5

2.Выполнение работы 7

2.1.Погрешность калибраторов 7

2.2.Определение частоты среза апериодического звена методом фигур Лиссажу 8

2.3.Расчёт значения ёмкости конденсатора в RC-цепи 9

3.Вывод. 10

1. Теоретические сведения

   1. Основные определения

Электронный цифровой осциллограф - измерительный прибор, предназначенный для наблюдения, измерения и сохранения информации о наблюдаемых электрических сигналах.

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Номинальное значение меры - значение величины, указанное на мере или приписанное ей.

Метод замещения - метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.

Полоса пропускания - диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика имеет неравномерность не более чем 3дБ относительно ее значения на некоторой средней (опорной) частоте.

Для низкочастотных осциллографов полоса пропускания находится в диапазоне от 0 до 1 - 5 МГц; для универсальных осциллографов верхняя частота достигает десятков мегагерц, для высокочастотных - сотен мегагерц.

Фигуры Лиссажу - замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно гармонические колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

2. Принцип работы цифрового осциллографа

Сигнал, который поступает по одному из аналоговых входов или по входу синхронизации, подвергается преобразованию в цифровую форму представления информации. Преобразование входного аналогового сигнала осуществляется с высокой частотой дискретизации (до 200 МГц). Преобразованный, дискретизированный по амплитуде и времени сигнал, помещается в цифровую память канала и одновременно поступает на высокопроизводительный цифровой микропроцессор, который осуществляет цифровую обработку множества значений аналогового сигнала, полученных в фиксированные моменты времени, вычисляет параметры сигналов и отображает информацию на экран. Также микропроцессор выполняет все виды измерений заданных параметров, различные вычисления и синхронизацию изображения на экране с заданным событием. Благодаря такому построению и принципу работы цифровой осциллографа способен выполнять отображение на экране предыстории сигнала, значение сигнала до момента синхронизации.

Наличие памяти дает возможность бесконечно долго отображать на экране одиночные импульсы и неповторяющиеся сигналы при работе осциллографа в режиме однократного запуска, что является отличительной особенностью цифрового осциллографа.

Калибратор амплитуды и длительности конструктивно для компенсации щупов входит в состав осциллографа и является функционально самостоятельным средством измерений. В классификации видов средств измерений калибратор относится к группе «Меры».

Калибраторы осциллографа имеют два назначения:

• проверка и установка номинальных значений емкостей осциллографа;

• выполнение измерения амплитуды и временных параметров электрических сигналов по методу замещения.