Инструменти за анализ на характеристиките на сигнала
Характеристиките на сигнала включват форма, спектър, нелинейни изкривявания, а устройствата за техния анализ (изследване) представляват една от най-често срещаните групи AIP. Тази група устройства включва: осцилоскопи от различни видове; Измерватели на нелинейни изкривявания; спектрални анализатори и др.
Осцилоскопи
Осцилоскопитеса сред най-разпространените и универсални измервателни инструменти.
Основни характеристики на осцилоскопите
Най-важни от гледна точка на използването на осцилоскопа са следните технически характеристики:
честотна лентае честотният диапазон, в който честотната характеристика има спад от не повече от 3 dB спрямо стойността при референтната честота;
–чувствителност– отношение на видимото отклонение на лъча в милиметри към стойността на входния сигнал, който го е причинил във волтове или миливолтове
–фактор на отклонение– реципрочна стойност на чувствителността
и с размери V/mm; V / div; mV/mm; mV/div;
–грешка на коефициента на отклонениесе определя по формулата
–продължителност на движениетое времето на движение напред, през което лъчът преминава през цялата работна част на екрана в хоризонтална посока.
Продължителността на движението напред се задава в осцилоскопа чрез коефициента на почистване;
–коефициент на почистване– съотношението на продължителността на хода напред на TP размаха към дължината на движение на лъча върху екрана по време на TP времето
Коефициентът на изместване има размер s/mm; s/div; ms/mm; ms/div; µs/mm; ms/div;
–грешката на фактора на почистванесе определя по формулата
–входни параметри– входен импеданс; входен капацитет,успоредно на входното съпротивление;
параметри на качеството на възпроизвеждане на импулсен сигнал:
–време на нарастванена преходен отговор (TR) – време на нарастване на изображението от ниво 0,1 до ниво 0,9 на амплитудата на импулса;
–извънредна стойност
къдетоlB е амплитудата на пакетното изображение;lI – амплитуда на импулсно изображение;
–грешка при измерване на напрежението;
–грешка при измерване на продължителността на времеви интервали.
Според принципа на действие осцилоскопите се разделят на електромеханични и катодно-лъчеви.
Електромеханичен (светлинен) осцилоскоп
Принципът на действие наелектромеханичните(светлиннолъчеви) осцилоскопи се основава на фотографско записване със светлинен лъч (светлиннолъчевиосцилоскопи (SLO)) на показанията на магнитоелектрически галванометър със специална конструкция.
Опростено SLO устройство е показано на фиг. А. Светлинен лъч, преминаващ през система от лещи (не е показана на фиг. а) и тристенна призма 2, пада върху огледалото на галванометъра 3. Част от светлинния лъч, отразен от огледалото, преминаващ през призмата 4, се насочва към повърхността на многостранния огледален барабан 5 и, отразен от него, пада върху повърхността на матовия стъклен екран 6. Другата част от светлинния лъч преминава през цилиндричната леща 7, която го фокусира върху повърхността на фотографски филм или фоточувствителна хартия 8.
При преминаване през галванометър 3 на променлив токi(t) подвижната част на галванометъра ще трепти. Ако барабанът 5 и филмът 8 са неподвижни, тогава върху тях ще се наблюдава светла (тъмна) лента (върху филма след проявяване). Ако барабан 5 се върти с постоянна скорост(честота), при което времето на въртене на огледалния барабан през ъгъла β е равно на kT (k е цяло число; T е периодът на изследвания сигнал), тогава на матовия екран 7 ще се появи фиксирана крива на тока, подаден към галванометъра 3. Тъй като честотата на изследвания ток може да бъде различна, осцилоскопът осигурява регулиране на скоростта на въртене на огледалния барабан 5.
Преместването на лъча през екрана по времевата ос се наричаобхват.
В осцилоскоп със светлинен лъч, почистването се извършва чрез преместване на носителя (например фотографски филм, фоточувствителна хартия), в резултат на което върху носителя ще бъде записана кривата на процеса - осцилограма (фиг. b).
Скалата по ординатата на кривата зависи от чувствителността на галванометъра. Мащабът по времевата ос се определя от едновременно записаната осцилограма на сигнал с известна честота (фиг. в).
Предимствотона осцилоскопите със светлинен лъч е възможността за едновременно наблюдение и запис на няколко процеса (до 50 процеса).
Недостатъцитевключват: необходимостта от доста сложна оптична система, чувствителност към механични натоварвания, нисък честотен диапазон на записаните сигнали (до 30 kHz).
За фотографски запис на бързи процеси се използват SLO с електроннолъчеви тръби, работещи в диапазона до 100 kHz.
SLO грешките се дължат нанелинейност на токовата характеристикана галванометъра;температурниимеханичнивлияния върху МИ; промяна начестотатана входния сигнал;несъответствие на скоростта на превозвача. Грешките на SLO също включват грешката при декодиране на осцилограми.
Грешката на SLO достига няколко процента.
Таблица 5.1 показва характеристиките на някоисветлинни осцилоскопи.