Новости

ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ

Работа добавлена:






ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ на http://mirrorref.ru

ЛЕКЦИЯ №3.

ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ

В электронных аналоговых частотомерах применяются в основном два способа измерения частоты. Первый, используемый в области звуковых частот, основан на формировании импульсов, имеющих постоянную площадь, ограниченную кривой импульса тока и осью времени на диаграмме. Частота этих импульсов должна быть равна частоте измеряемого сигнала.

Известны схемы измерительных преобразователей частоты в напряжение (ПЧН), реализующие этот способ. Упрощенная схема преобразователя с использованием перезаряда конденсатора показана на рис. 3.1, гдеФИ – формирователь импульсов постоянной длительностиΔt с частотойfx входного сигналаu;ИСН – источник стабильного напряженияU0;В – переключатель;С – конденсатор;R – нагрузка, в качестве которой может быть использован магнитоэлектрический измерительный механизм.

Рис. 3.1. Структурная схема преобразователя частоты в напряжение

Выходные импульсы формирователя управляют работой переключателяВ, поочередно подключая его кИСН и к нагрузкеR. Если постоянные времени цепей заряда и разряда подобраны так, что он практически полностью успевает зарядиться отИСН и разрядиться наR, то среднее значение выходного напряжения будет , где  - заряд конденсатора, отдаваемый в нагрузку при каждом импульсе.

В основе второго, резонансного, способа измерения лежит сравнение частоты колебаний исследуемого источника с собственной частотой колебаний резонансного контура (рис. 3.2). Источник напряженияu неизвестной частотыfx может быть непосредственно подключен в колебательный контур или связан с ним через элемент связиМ. Источник напряжения измеряемой частоты является источником ЭДС в контуре. Изменяя емкость конденсатораС, можно по показаниям индикатора резонансаИР настроить контур в резонанс, при котором . При известной индуктивностиL контура шкала конденсатораС градуируется в единицах частоты. Резонансные частотомеры используют для измерений в области высоких частот.

Рис. 3.2. Функциональная схема резонансного преобразователя частоты в напряжение

ЭЛЕКТРОННЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Электронные осциллографы предназначены для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов. Возможность наблюдения изменяющихся во времени сигналов делает осциллографы чрезвычайно удобными при определении различных амплитудных и временных параметров наблюдаемых сигналов. Важными достоинствами осциллографов являются широкий частотный диапазон, высокая чувствительность и большое входное сопротивление. Все это обусловило их широкое практическое применение.

Осциллографы могут быть предназначены для наблюдения и измерения непрерывных или импульсных процессов; большое распространение получили универсальные осциллографы для периодических и непериодических сигналов непрерывного и импульсного характера в широком (до 100 МГц) диапазоне частот. По количеству одновременно исследуемых сигналов осциллографы могут быть одноканальными и многоканальными (в основном двухканальные). В последнее время широкое распространение получили цифровые электронные осциллографы.

Рассмотрим устройство и принцип действия наиболее распространенных универсальных электронно-лучевых осциллографов. В основе работы любых электронных осциллографов лежит преобразование исследуемых сигналов в видимое изображение, получаемое на экране электронно-лучевой трубки.

Рис. 3.3. Структурная схема электронно-лучевого осциллографа

Основной узел осциллографа – электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). С помощью делителя напряженияR1R2 электроды электронной пушки ЭЛТ подключают к высоковольтному источнику питания. ПотенциометрR1 служит для регулирования яркости светового пятна на экране ЭЛТ изменением потенциала модулятора, а потенциометрR2 – для фокусировки электронного луча на экране изменением потенциала первого анода.

Канал вертикального отклонения луча (каналаY) содержит входное устройство и широкополосный усилитель вертикального отклонения (усилительY). Входное устройство включает делитель напряжения, позволяющий регулировать чувствительность каналаY, и устройство задержки сигнала. Задержка сигнала необходима для того, чтобы напряжение развертки поступило на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ с некоторым опережением сигнала. Это позволяет наблюдать на экране начало процесса. На выходе усилителяY создается напряжение, пропорциональное входному сигналу. Это напряжение вызывает вертикальное отклонение луча. Усилитель обеспечивает высокую чувствительность каналаY (до 2500 мм/В) при сравнительно низкой чувствительности ЭЛТ (0,1 – 0,4 мм/В).

Канал горизонтального отклонения луча (каналХ) состоит из входного устройства, усилителя канала синхронизации (может отсутствовать), генератора развертки и усилителя горизонтального отклонения (усилительХ). Входное устройство и усилительХ аналогичны соответствующим блокам каналаY, только входное устройство каналаХ не имеет устройства задержки сигнала.

Генератор развертки вырабатывает линейно изменяющееся напряжение, которое через усилительХ поступает на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ. Через усилитель синхронизации сигналы от входного устройстваY иХ поступают на генератор развертки.

Усилитель каналаZ (усилительZ) предназначен для усиления сигналов, поступающих на входZ. Через переключательП2 усиленные сигналы со входаZ могут быть поданы на модулятор ЭЛТ, изменяя яркость свечения экрана. Усилитель каналаZ в некоторых осциллографах отсутствует.

Калибраторы предназначены для калибровки чувствительности каналаY путем подачи стандартного переменного напряжения на входY (калибратор амплитуды) и длительности развертки путем подачи импульсов напряжения со стандартным периодом на модулятор ЭЛТ (калибратор длительности). Воздействие импульсов на модулятор создает на экране ЭЛТ яркостные метки времени. В некоторых осциллографах применяют калиброванную длительность развертки, соответствующую фиксированным положениям переключателя длительности развертки.

С помощью переключателяП4 генератор развертки может быть исключен из каналаХ. Тогда можно подать на горизонтально отклоняющие пластины напряжение, пропорциональное сигналу на входеХ.

Рассмотрим работу осциллографа в режиме развертки (положение переключателей соответствует рис. 3.3).

Линейно изменяющееся напряжение генератора развертки, усиленное усилителемХ, смещает электронный луч по экрану ЭЛТ слева направо с постоянной скоростью, высвечивая на его экране траекторию. По окончании действия напряжения генератора развертки напряжение на горизонтально отклоняющих пластинах равно нулю и луч возвращается в исходное положение в левой части экрана. После этого процесс повторяется. Таким образом, смещениех луча по горизонтали пропорционально времениt:x=kt. Если на вертикально отклоняющие пластины напряжение не подано, то на экране будет наблюдаться горизонтальная прямая.

Если на входY воздействует исследуемое напряжениеuc(t), а напряжение генератора развертки равно нулю, то смещаясь по вертикали в соответствии со значениямиuc(t), луч высветит на экране ЭЛТ вертикальную прямую. Если же сигналuc(t) действует одновременно с напряжением генератора разверткиuр, то на экране будет наблюдаться криваяuc(t) – развертка исследуемого напряжения во времени (рис. 3.4).

Рис. 3.4. К пояснению временной развертки

При исследовании периодических процессов необходимо синхронизировать напряжение генератора развертки с исследуемым сигналом, в противном случае на экране ЭЛТ изображение будет неустойчивым. Действительно, допустим, что напряжение сигналаuc изменяется во времени по синусоидальному закону, периодТс которого отличается от периода напряжения разверткиТр (рис. 3.5). В этом случае по окончании импульса луч не вернется в исходное положение, поскольку . Второму периоду развертки будет соответствовать кривая2 на экране, смещенная относительно кривой1 на величину , и т.д. Таким образом, на экране будет наблюдаться "бегущая синусоида".

Рис. 3.5. К пояснению синхронизации

Для получения устойчивого изображения на экране необходимо выполнить выполнение соотношения

,

гдеп – целое число.

На экране наблюдаетсяп периодов напряжения сигнала.

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Цифровой вольтметр, кроме основного узла – аналого-цифрового преобразователя, содержит входную цепь и блок индикации.

На рис. 3.6 приведена структура цифрового вольтметра. Кодоимпульсный АЦПDA1 имеетп разрядов, напряжение с выхода имеющегося в нем ЦАП сравнивается с входным напряжением, масштабирование которого осуществляет операционный усилительDA3 за счет выбора отношения . При достижении равенства напряжений на входах компаратораDA2 логический потенциал с его выхода прерывает дальнейшее изменение выходного кода – преобразование заканчивается. Оно начинается с приходом импульса цикла, после этого в АЦП могут поступать тактовые импульсы, под действием которых осуществляется преобразование.

Двоичный код с выходов АЦП преобразуется в двоично-десятичный, из которого затем формируются сигналы для управления семисегментными индикаторами. На схеме соответствующие преобразователи показаны обобщенно. На вывод десятичной запятой (в левом на схеме индикаторе) постоянно подается напряжение, заставляющее ее светиться.

Рис. 3.6. Схема цифрового вольтметра

ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат Преобразователи частоты для регулируемого электропривода. Функциональная схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока

2. Реферат Преобразователи частоты. Усилители промежуточной частоты

3. Реферат ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

4. Реферат Лабораторная работа Тиристорные преобразователи частоты

5. Реферат Измерительные приборы и обработка результатов измерений

6. Реферат Метрологическая и стандартизационная экспертиза средств измерений и методик выполнения измерений

7. Реферат Средства измерений. Классификация средств измерений

8. Реферат Погрешность измерений т средств измерений

9. Реферат Пьезоэлектрические преобразователи

10. Реферат Буйковые измерительные преобразователи