Измерение частоты с помощью осциллографа

1-й способ. Способ не требует дополнительных измерительных приборов, но пользоваться им целесообразно, когда в осциллографе имеется встроенный калибратор длительности горизонтальной развертки.В соответствии с инструкцией по эксплуатации осциллографа производят калибровку длительности развертки и подают исследуемый сигнал на «Вход Y». Переключением частоты развертки и регулировкой уровня синхронизации добиваются устойчивого изображения сигнала на экране. Измеряют целое число периодов сигнала (в делениях), укладывающихся на линии горизонтальнои развертки, и определяют частоту исследуемого сигнала (в герцах) по формуле:

где п — число периодов исследуемого сигнала; l — длина линии развертки (в делениях масштабной сетки), на которой укладывается возможно большее целое число периодов исследуемого сигнала; Т_р — коэффициент развертки в исследуемом диапазоне, с/дел.Измерение частоты этим способом не требует, как отмечено выше, других измерительных приборов, но не обладает высокой точностью.

2-й способ. Здесь для выполнения измерений дополнительно требуется генератор сигналов. Измерения производят методом фигур Лиссажу.

Фигура Лиссажу при соотношении частот исследуемого и эталонного сигналов 5:2

Сигнал известной частоты от генератора сигналов подают на «Вход X» осциллографа, исследуемый сигнал — на «Вход Y». Генератор горизонтальной развертки выключают. Органами управления устанавливают приблизительно одинаковые размахи отклонения луча по горизонтали и вертикали. Изменяя частоты генератора сигналов, стараются получить на экране фигуру Лиссажу первого порядка — эллипс или круг. При этом частоты исследуемого сигнала и генератора оказываются равными. Значение измеренной частоты считывают со шкалы генератора.

Если максимальное значение частоты имеющегося генератора ниже частоты исследуемого сигнала, можно воспользоваться более сложными фигурами Лиссажу, получаемыми на экране осциллографа при кратном соотношении частот.

Расшифровывают подобные осциллограммы следующим образом. Регулировками положения луча по вертикали и горизонтали перемещают фигуру Лиссажу так, чтобы горизонтальная и вертикальная линии масштабной сетки экрана оказались касательными к боковой и нижней (верхней) сторонам фигуры. Подсчитывают число точек касания фигуры с линиями сетки. Отношение числа этих точек показывает отношение частот генератора f

г и исследуемого f сигналов. Например, для фигуры, изображенной на рисунке, соотношение частот f и f_г равно 5 : 2. Поэтому частоту исследуемого сигнала находят по формуле:

 

«Практические советы мастеру-любителю», 1991. О.Г. Верховцев, К.П. Лютов

Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения и разности фаз

2.12.  Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения

 и сдвига фаз между двумя напряжениями

Перед началом измерений необходимо проверить исправность коаксиального кабеля и определить его сигнальный провод. Проверить исправность коаксиального кабеля проще всего с помощью омметра. Сначала измеряют сопротивление между двумя концами центрального проводника и между двумя концами проводящей оболочки. Эти сопротивления должны быть малыми (сотые доли ома). Затем проверяют отсутствие замыкания между центральным проводником и оплеткой кабеля. Иногда при ремонте коаксиального кабеля проводящая оболочка соединяется с проводником не черного цвета. В этом случае возникает задача определения сигнального проводника кабеля. Она может быть решена двумя способами. В первом случае один провод омметра подключают к центральному проводнику коаксиального разъема, а второй провод омметра поочередно подключают к каждому из двух проводников кабеля. Проводник, для которого сопротивление оказывается близким к нулю, и будет сигнальным. При другом способе определения сигнального провода необходимо, чтобы измерительный прибор (электронный осциллограф, электронный вольтметр) уже был включен в сеть и к нему подключен коаксиальный кабель.

Затем касаются поочередно рукой каждого из двух проводников кабеля. Сигнальным будет проводник, при касании которого прибор регистрирует напряжение частотой 50 Гц (наблюдается отклонение луча осциллографа или стрелки вольтметра). Человек выступает в этом случае в роли антенны, принимающей электромагнитные волны, излучаемые питающей сетью.

Осциллограф ОМЛ-ЗМ комплектуется коаксиальным кабелем с литым разъемом, который отремонтировать достаточно сложно. В этом случае в осциллографе устанавливается дополнительное гнездо «земля», а коаксиальный кабель с обоих концов имеет по два внешне одинаковых проводника. Обычно проводники-выводы оплетки делают черного цвета, а сигнального провода – любого другого цвета. Если по внешнему виду измерительного кабеля нельзя опередить сигнальный провод, то можно воспользоваться следующим приемом. Выбрав предположительно сигнальный провод, подключают его ко входу «У» осциллографа, а второй проводник – к корпусу.

Устанавливают достаточно высокую чувствительность осциллографа. Затем касаются рукой изоляции провода в средней его части (не касаясь при этом самих проводов!). Если на экране наблюдается сигнал наводки, то сигнальный провод выбран неверно. Если на экране нет изменений сигнала, то провод выбран верно.

Для демонстрации необходимости использования коаксиального кабеля для электронного вольтметра и осциллографа необходимо подать на эти приборы сигнал по обычным проводам и коснуться рукой их изоляции. При этом прибор фиксирует наводки.

Для измерения параметров электрических сигналов ручками смещения сигнала совместите сигнал с делениями шкалы так, чтобы было удобно проводить измерения. Выбирают положения переключателей “В/дел” такими, чтобы размер исследуемого сигнала по вертикали получался от 2 до 6 делений.

Рассмотрим определение частоты исследуемого сигнала.  Пусть период исследуемого сигнала занимает два деления, а длительность развертки установлена 10 мс/дел.

Тогда период исследуемого сигнала будет равен:  2 дел × 10 мс/дел = 20 мс. Затем из формулы связи периода и частоты исследуемого сигнала ( f = 1/ T ) определим его частоту: f = 1/ 20 мс = 50 Гц

Рассмотрим теперь, как определяется амплитуда напряжения исследуемого сигнала. Пусть исследуемый сигнал имеет синусоидальную форму. Амплитуда синусоидального сигнала равна половине размаха изображения по вертикали. Для ее нахождения определим сначала, сколько делений занимает изображение сигнала по вертикали. Умножив число делений, соответствующее амплитуде, на коэффициент отклонения в вольтах на деление, получим амплитуду сигнала в вольтах. Например, изображение синусоидального сигнала по вертикали занимает 4 деления. Следовательно, амплитуда  исследуемого сигнала на  экране осциллографа будет составлять два деления. Если коэффициент отклонения равен 5 В/дел, то амплитуда сигнала будет равна 10 В.

Для измерения разности фаз между двумя напряжениями существует несколько способов. Остановимся кратко на двух из них: метод эллипса и с помощью двухлучевого осциллографа. При измерении методом эллипса одно напряжение подается на вход Y осциллографа, а другое – на вход X. Синус угла сдвига фаз равен отношению отрезка

а к отрезку b (рис. 2.20 а) при условии, что в отсутствии сигнала электронный луч попадет в центр экрана осциллографа. Очень просто измеряется сдвиг фаз между двумя напряжениями с помощью двухлучевого осциллографа (рис. 2.20 б). Для этого отрезок АB делят на отрезок АС и умножают на 2p.

когда нет частотомера / Хабр

В радиолюбительской практике, в силу ограниченности бюджета, часто возникает ситуация, когда тот или иной нужный для работы прибор недоступен. В такой ситуации приходится вычислять нужный параметр по результатам косвенных измерений, т.е. «сверлить пилой и пилить буравчиком».

В процессе отладки разрабатываемого мной устройства возникла необходимость провести калибровку цифрового синтезатора частоты в составе этого устройства.

Задача является тривиальной при наличии частотомера электронно-счётного (ЭСЧ). Проблема же заключалась в том, что «взять взаймы» частотомер мне не удалось.

Если описать работу применённого в устройстве синтезатора частоты совсем просто, он образует на выходе сигнал с частотой Fs путём обработки входного сигнала от опорного генератора с частотой Fxo:

В качестве частотозадающего элемента опорного генератора был использован недорогой кварцевый резонатор с маркировкой на корпусе «TXC 25.0F6QF». Точное значение частоты сигнала опорного генератора известно не было. В настройках синтезатора опорная частота была указана константой 25000000 Hz. Сам синтезатор частоты был запрограммирован на вывод сигнала частотой 9996 kHz.
Для проверки работоспособности синтезатора был использован цифровой осциллограф Rigol DS1102E. В настройках канала было включено измерение частоты.

Осциллограф на выводах кварцевого резонатора показал измеренное значение 25. 00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz. В принципе, это уже было неплохо: схема работала.

Аналогом калибровки частотозадающих цепей методом биений является методика настройки музыкальных инструментов по камертону. Звук, извлекаемый из инструмента, накладывается на звук камертона. Если тоны не совпадают, возникают хорошо заметные на слух «биения» частоты. Подстройка тона музыкального инструмента производится до появления «нулевых биений», т.е. состояния, когда частоты совпадают.
Проще всего калибровку синтезатора частоты методом биений было провести с использованием радиоприёмника с панорамным индикатором и сигнала радиостанции RWM в качестве контрольного сигнала.

В качестве контрольного приёмника использовался SoftRock RX Ensemble II с программой HDSDR. Шкала приёмника была ранее откалибрована по сигналам радиостанции RWM на всех трёх частотах: 4996000, 9996000 и 14996000 Hz. В качестве контрольного сигнала использовался сигнал радиостанции RWM на частоте 9996000 Hz.

На скриншоте виден приём секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz и приём выходного сигнала синтезатора на частоте, примерно, 9997970 Hz. При задании частоты синтезатора использовалась константа 25000000 Hz (номинальная частота кварцевого резонатора). При проведении калибровки эта константа была умножена на отношение частот 9997970 Hz и 9996000 Hz. В результате было получено значение реальной частоты запуска кварцевого резонатора 25004927 Hz. Это значение было занесено константой в прошивку устройства. На скриншоте показан результат проведения калибровки:

Частота выходного сигнала синтезатора 9996 kHz точно соответствует частоте приёма секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz.

После проведения калибровки осциллограф показал на выводах кварцевого резонатора – 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz, т.е. те же самые значения, что и до калибровки.

В Перми в светлое время суток стабильно принимается сигнал RWM на частоте 9996 kHz, а в тёмное время суток – на частоте 4996 kHz. Если прохождение радиоволн нестабильно, и сигналы RWM не принимаются, на сайте hfcc.org можно найти частоты и расписание работы вещательных радиостанций.

Несущие сигналы вещательных станций тоже можно, при необходимости, использовать в качестве контрольных, т.к. они обычно имеют отклонение частоты не более 10 Hz от частоты вещания.

Краткие выводы

Наиболее простой и точный способ измерения частоты сигнала в радиодиапазоне — измерение частоты электронно-счётным частотомером.

Получить приблизительное значение частоты сигнала можно, приняв его на контрольный приёмник с калиброванной шкалой.

Получить при использовании контрольного приёмника точное значение частоты сигнала можно по «нулевым биениям» измеряемого сигнала с контрольным сигналом, полученным от эталонного источника.

Необходимые дополнения:

Калибровку синтезатора можно было бы провести:

1. Конечно же, с помощью ЭСЧ.
2. Методом биений с помощью профессионального приёмника без панорамного индикатора, например, Р-326, Р-326М, Р-250М2 и т. п. и сигналов RWM «на слух». Это было бы не так наглядно, как с панорамным индикатором, и заняло бы больше времени.
3. С помощью калиброванного генератора и осциллографа по фигурам Лиссажу. Выглядит очень эффектно, но требует дополнительного недешёвого оборудования.

И ещё, область применения радиолюбителями радиоприёмников, упомянутых выше, очень широка. Они применяются для наблюдения за эфиром, для контроля прохождения радиоволн, для контрольного прослушивания сигналов при настройке радиостанций и т.п.

Осциллограф, что с его помощью можно сделать

Осциллограф, что с его помощью можно сделать

Осциллограф — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте.

В мастерской электронщика и электрика если не обязательно, то, по крайней мере, крайне желательно наличие осциллографа. Его используют на ряду с простыми измерительными приборами: амперметром, вольтметром, омметром, в конце концов мультиметром. Из этой статьи вы узнаете об осциллографе — что это такое и для чего он нужен.

Осциллограф — что это?

Все, кто работает с электричеством, знают, что напряжение измеряют вольтметром, а ток амперметром. Но эти приборы показывают только то значение тока, которое есть в момент измерений. Даже при измерении переменных по значению и знаку величин вы получаете какое-то усредненное по определенным алгоритмам или законам значение.

Но с помощью вольтметра можно следить за тем, как измеряется величина, правда, с погрешностями. У стрелочных приборов они обусловлены конструктивными особенностями, а у цифровых также, но добавляются еще и частота дискретизации и другие программные проблемы.

Но как проследить за быстроизменяющимся сигналом, у которого величины изменяются за тысячные и миллионные доли секунды?

Такие измерения крайне важны во многих сферах:

— Во всех областях электронике;

— При изучении параметров электрооборудования;

— В диагностике и настройки систем автомобиля и прочих.

Для этого используют осциллографы и осциллографические пробники. Осциллограф — это тот же вольтметр, только на экране которого показывается не значение напряжения сигнала, а его форма и поведение. Форма сигнала отображается с привязкой к шкале проградуированной в Вольтах (вертикально) и секундах (горизонтально) — для подробного их изучения.

На картинке ниже вы видите примеры изображений на экране осциллографа, красным выделено сколько микросекунд в одном квадратике по горизонтали, а зеленым – сколько вольт по вертикали. Иными словами цена деления на изображении – 1В/дел и 10 мкс/дел.

Сразу стоит отметить, что, в основном, с помощью осциллографов изучают сигнал, который периодически повторяется. Сигналы изменяющиеся произвольным образом изучают с помощью осциллографа с функцией самописца.

Такой функцией обладают преимущественно цифровые осциллографы, но не все цифровые осциллографы умеют записывать осциллограммы в память. На фото ниже изображен аналоговый с электроннолучевой трубкой – он для таких задач не подходит.

А это цифровой:

Чтобы разобраться каким образом сигнал, который измеряется с периодом в доли секунды замирает на экране можно привести простой пример — стробоскоп. Если любой подвижный предмет периодически освещать коротковременными вспышками света, то в результате вы будете видеть конкретные его положения, как на фотографиях.

При этом, если освещать таким образом вращающийся с определенной скоростью предмет, то при условии, что частота вспышек совпадет со скоростью его вращения — вы будете видеть неподвижный предмет или определенную часть вращающегося предмета обращенного к вам одной и той же стороной в момент вспышки. Если частота вспышек не будет совпадать со скоростью вращения предмета, то вы будете видеть последовательность отдельных его участков в произвольном порядке.

Я встречал и сравнение на примере поезда с бесконечным числом одинаковых вагонов:

Если вспышки буду идти с частотой, совпадающей с частотой смены вагонов перед вами, то вам будет казаться, что каждый раз вы видите один и тот же неподвижный вагон перед собой.

Таким же образом работает и осциллограф — он отображает один и тот же участок периодического сигнала, в результате вы можете изучить особенности его изменения.

В пределах этой статьи мы не будем вдаваться в блоки, из которых он состоит, режимы работы, синхронизации и прочего, давайте рассмотрим что можно сделать с помощью осциллографа.

Осциллограф в электронике

Первое что приходит в голову — это электроника. Вы не можете наглядно увидеть, открылся ли транзистор, и как часто он это делает. Кроме того, при проектировании современных быстродействующих устройств, важно знать не только о самом факте срабатывания полупроводниковых ключей, но и о формах фронтов нарастания и затухания тока и напряжения.

Благодаря этому вы можете узнать насколько правильно подобран режим работы транзистора или другого компонента и о корректности работы радиоэлектронного устройства в целом.

Итак, при проектировании электроники нужно использовать осциллограф для наладки готового изделия и подбора конечных номиналов компонентов, что повышает его надежность.

Осциллограф в ремонте

Ремонт электроники это процесс поиска вышедшей из строя детали, который без необходимого набора инструментов сводится к поочередной замене элементов и узлов до доведения прибора до работоспособности. Иначе говоря — ремонт методом тыка.

Отдельные элементы, например транзисторы, резисторы, индуктивности и конденсаторы зачастую вы можете проверить с помощью мультиметра или универсального транзистор-тестера. С микросхемами дело обстоит иначе.

При ремонте блоков питания вы можете наглядно проконтролировать работу ШИМ-контролера — сердца импульсных преобразователей. Больше нет способов с помощью которых вы можете достоверно убедится в его исправности. Хотя в этом можно убедиться по косвенным признакам.

А также:

При ремонте устройств с микроконтроллерами можно проверить работу тактового генератора, наличие сигналов на всех пинах микроконтроллера.

При диагностике усилителей звука, можно увидеть в каком месте исчезает или искажается сигнал.

Ремонт автомобилей

Большинство неисправностей современных автомобилей типа: «не заводится», «провалы при разгоне», «плохо едет и глохнет», — связаны с проблемами в электрической части. Так как все двигателя, которые сейчас устанавливаются, инжекторные, если речь вести о газе или бензине, а если в двигатель работает на дизельном топливе, то у него наверняка стоят форсунки с электронным управлением. То же самое касается и системы зажигания.

Для функционирования систем впрыска и зажигания топлива, расчета моментов срабатывания форсунок и искрообразования, необходимо знать о положении коленчатого и распределительного валов двигателя. Поэтому автомобили оборудованы множеством датчиков.

Для диагностики всех этих систем используют как встроенные протоколы связи, считывают ошибки, так и мотортестеры — приборы которые могут и связываться с системой управления двигателя и работать в роли осциллографа.

Таким образом вы можете узнать о работе датчиков положения, проследить соответствие положения распределительного и коленчатого вала (фазы ГРМ).

С помощью специальных щупов — исправность работы системы зажигания, а по форме осциллограммы определить неисправность катушки, свечей, высоковольтных проводов и наличие импульса на катушки вообще.

Систему зарядки автомобиля можно проверить с помощью осциллографа. Так вы можете диагностировать неисправности диодного моста генератора, не снимая его с автомобиля.

Заключение

Осциллограф помогает увидеть форму сигнала и есть ли он вообще. Это важно и при разработке устройств и при их ремонте. Следует отметить, что можно обойтись и без него, но тогда вы потратите намного больше времени на диагностику прибора, а ремонт превратится в гадание на кофейной гуще.

Ранее ЭлектроВести писали, что на месте строительства многофункционального комплекса по переработке твердых бытовых отходов в Дергачевском районе изучают состав получаемого полигонного газа.

По материалам: electrik.info.

Осциллограф. Часть 7. Частотные спектры сигналов

Полоса частот измеряемых сигналов, частотные спектры сигналов

В Интернете можно прочитать: «Надо знать частоты, спектры…». Говорится многозначительно и с намеком на некую «секретность и сложность» этого «знания».

Фото №55. Вот осциллограмма реального датчика. Смотрим частоту повторения импульсов (маркеры установлены). Обороты, при которых снималась осциллограмма — ХХ. Частота повторения импульсов 416Гц. Можно увеличить обороты в 10 раз. Частота тоже увеличится, и спектр сигнала и диапазон легко определяется. Проведем еще измерение:

Фото №56

Здесь мы смотрим время нарастания амплитуды во фронте. И осциллограф сам выдал полосу спектра сигнала 35,71 кГц. Вот и вся тайна. Имеете осциллограф — смотрите любой сигнал управления или датчика — определяете. Вот это и будут те «засекреченные» непонятно кем и для чего данные. Давайте посмотрим еще несколько осциллограмм на привычном сигнале, посмотрим спектр сигнала, составляющие.

Фото №58

Вот на этом. Теперь я изменю, масштаб и развертку, чтобы видны были отдельные участки.

Фото №59

Укрупнил, есть и начало, и конец, и все интересующие участки. Здесь все хорошо видно: и момент включения и насыщение, и момент пробоя и время горения искры и затухания. Но таким крупным масштабом вряд ли кто из диагностов пользуется. И то, что я делаю сейчас, в принципе не нужно делать. Только с целью показа или когда процессы нужно рассмотреть более детально, чтобы научиться потом с первого взгляда определять проблему. Маркеры поставил на первый участок. Сразу же получаю и длительность временного промежутка, и полосу спектра сигнала между маркерами. Дальше буду обрезать осциллограмму, оставляя только выделенные участки и укрупняя панель, где будут отображаться данные. Ну а поскольку нас интересует только спектр сигнала, то на панели мы видим его полосу. Она равна 1,811 кГц. Посмотрим другой участок.

Фото№60. Маркеры поставил так чтобы определить время нарастания амплитуды во фронте. Сразу же имеем и временные данные, и полосу сигнала. Проверим расчетом. Я выше писал как. Теперь делаю пошагово

Фото№61.

Вводим 0,5-это половина полосы спектра. Считается, что этого вполне достаточно, чтобы получить всю информацию об интересующем сигнале. Кроме того, остальная часть спектра содержит составляющие, значительно меньшей амплитуды. И выделять их отдельно, усиливать — смысла не имеет, поскольку в данном случае к общей картине процесса они ничего существенного не добавят.

Фото 62. Делим на время нарастания полученное путем маркерных измерений

Фото№63. Разделили и умножили на 2, чтобы получить полный спектр сигнала.

Получили 22,727кГц. Совпало с показаниями на панели осциллографа. Калькулятор оказался точнее. Вон сколько знаков после запятой выдал, я округлил до третьего знака.

ИМХО. Я сказал, что калькулятор посчитал точнее. Но я не сказал, что калькулятор лучше осциллографа, потому что считает точнее и стоит дешевле. Не надо торопиться выбрасывать свой осциллограф и собирать прибор на базе калькулятора. При измерении частот до второго знака после запятой, точности автомобильного осциллографа хватит за глаза.

Поищем ВЧ составляющую, которая, как говорят в Интернете, содержит в себе очень важную для автомобильного диагноста информацию .

Фото №64. Это участок где наступает пробой искрового промежутка и затем искра некоторое время горит. Вот в самом начале есть участок, где не сразу установилось напряжение горения искры, а идет ее «перестарт». Здесь она норовит то исчезнуть, то опять появляется, затем идет участок когда напряжение горения искры стабилизировалось. Вот тут уж точно найдем ВЧ составляющую. Но первая попытка на фото №64 не совсем удалась, получили всего 64,5 кГц. Делаем вторую попытку.

Фото№65. Ну вот , здесь уже 250 кГц. Попал маркерами, но с трудом. Но только что с этого мы имеем?

1. Производитель, заявив возможности своего прибора, не обманул

2. Точность измерения частоты несколько снизилась (с такой точностью маркеры вывести мне бы просто не удалось).

…можем подтвердить вышесказанное, что при выходе за рабочий диапазон, точность измерения снижается. А какой толк получит диагност, потратив время и «выцепляя» эту составляющую? Да никакого.

…может, посмотрим на других участках осциллограммы? Был намек на то, что есть ВЧ составляющая в точках включения и выключения ключа. А чего смотреть – фото №59 есть. Там этот участок виден полностью. Ни одного участка, на котором можно было бы поискать ВЧ составляющую, я не вижу. Да и процесс на этом временном отрезке достаточно медленный, и время нарастания большое. Может на участке горения искры посмотреть?

Фото№66. Вот на «ежика» навел маркеры. Получилось 83,33кГц.

В общем, реально это смотрится не так. А смотрится в двух режимах развертки:

Фото №67. Вот общая картина, все значения на панели есть.

Фото№68 — а так детализировал, и можно прокруткой просмотреть остальные импульсы. А как же все составляющие, которые имеют место быть.

В Интернете есть такая осциллограмма:

Картинка №1

Желтым цветом рисует Модис, а белым – мотор-тестер. И второй прибор как бы «не совсем «точно» сигнал отображает. О том, какие условия нужно соблюсти при сравнении сигналов различных приборов, и почему так сравнение проводить нельзя, я в самом начале написал и показал. Теперь покажу, как подобные осциллограммы получаются.

Фото №69. Расположил две осциллограммы друг над другом. Для скептиков сохранил верхнюю часть экрана, чтобы было видно, что открыт один и тот же документ. Данные панели: задействован один канал, значения по каналу есть, маркер установлен в одну и ту же точку, развертка, масштаб не изменены, данные автоматического пересчета параметров в нижней части панели одни и те же. Вопрос первый: почему сигналы «не совсем похожи»? Вопрос второй: «что сделано»? Ответ: Сигналы абсолютно одинаковы, отображают один и тот же процесс в одинаковом промежутке времени. Просто на верхнем фото я усреднил некоторые значения сигнала, используя возможности осциллографа. Один щелчок мышки. Это все что я сделал. А кто и как привык смотреть — это уже вопрос другой. Ну, а для того чтобы совсем было понятно, я поставлю еще две осциллограммы этого же сигнала.

Фото№70.

Вот так. Но попасть точно в «оригинальное изображение» не получится. Потому что осциллограммы на нем сняты в различных режимах. И эти режимы у Модиса и мотор — тестера не совпадают (по пороговым значениям и по времени развертки). Я же все показываю на совершенно другом осциллографе, и просто подобрал близкие режимы. Но фото №70 я привел для другого. В Интернете, при сравнении Модис и мотор — тестера (картинка№1), высказывалось предположение, что мотор-тестер не фиксирует какую-то ВЧ составляющую. Первое: ВЧ составляющая – это «термин связи». Мы не имеем дела с ВЧ сигналами, тем более модулированными. Это в этих сигналах есть ВЧ составляющая и модулирующий сигнал. ВЧ составляющая всегда убирается на приеме и до оконечного устройства никогда не доходит. Второе: Мы имеем дело с периодическим сигналом, а значит с его гармоническими составляющими. А это разные вещи. Высшая гармоника — это спектральная компонента периодического сигнала, с частотой кратной частоте основного сигнала (как видите даже здесь разница: получается ВГ, а не ВЧ). Иными словами, если скажем, частота основного сигнала равна 1 кГц, то его первая гармоническая составляющая будет 2кГц, вторая — 3кГц …и т.д. Но чем выше гармоническая составляющая 3-я, 4-я… и т.д. тем меньше ее амплитуда. А информация в ней содержится та же, что и в основном сигнале. А реально всегда измеряются параметры основного сигнала.

Фото №71. Вот так они выглядят: Желтым цветом сигнал гармоники, а зеленым основной сигнал. Но разве они нужны при автомобильной диагностике? А теперь вернемся к фото №70. Я не случайно поставил на этом участке маркеры. На фото №65 я в этом же месте находил составляющую с частотой 250кГц. То, что они на этом месте есть, даже гадать не надо. Это участок, на котором нарастает напряжение до величины пробоя воздушного зазора на свече. Затем наступает пробой. А значит, на импульсе будет участок с малым временем нарастания (спада) амплитуды. Такой сигнал сразу же образует широчайший спектр. И гармоник в нем будет предостаточно. Сравнивайте верхнюю и нижнюю осциллограммы (фото№70) На верхнем явно гармоник поубавилось. И как от этого сигнал пострадал? Да никак.

Осциллографу наплевать, он основной сигнал измеряет. Посмотрим следующий участок, на этих же осциллограммах, от момента включения ключа, насыщение…. и т.д. На нижнем фото присутствуют «ежики», на верхнем их нет. Отсутствие «ежиков» сказалось на отображении процесса? Нет. Просто на верхнем фото появились некие сглаженные «неровности». Линия прошла по усредненным значениям. И если провести на этом участке маркерные измерения в общих точках для обеих осциллограмм — они будут одинаковы. А усреднение и фильтрация не одно и то же.

О фильтрах осциллографа.

Здесь скажу коротко: «Фильтры с осциллографами используются». Но не при автомобильной диагностике, ремонте и настройке. И вообще, осциллограф тем и силен, что принимает и графически воспроизводит почти реальный существующий сигнал. Насколько он это делает точно – зависит от его возможностей. Рассуждение о фильтрации чего-то при рассмотрении реального сигнала, с целью получения большей информации о сигнале при диагностике, не более чем фикция. Чтобы понять это, нужно вспомнить для чего служат фильтры, и хотя бы вспомнить несколько их названий. Навскидку:

* фильтр заградительный

* фильтр полосовой, с ограничением по верхней или по нижней полосе…

Уже названия говорят сами за себя. Так какой из них будем применять? Да любой, но при этом в полосу фильтра обязательно попадет и часть основного полезного сигнала. И что получим? Искаженный сигнал. Некоторые в этой связи ведут речь о «красоте» сигнала. Так вот — красота при измерениях не нужна, а вот достоверность не помешает.

Фото №72. Вот так работает фильтр с осциллографом. Вверху ВЧ сигнал, под ним сигнал после фильтра. И делается это потому, что в осциллографе нет приемника для такого сигнала, а ВЧ составляющую убрать надо. Но в этом случае я знаю частоту ВЧ сигнала или могу ее измерить. А интересует меня сигнал, по закону которого ВЧ составляющая изменяется. Вот он и выделен с помощью фильтра. Ну , не знаю, может кто-то во время диагностики еще и моделированием занимается. И есть необходимость в получении так называемых «золотых» сигналов: идеальная синусоида, идеальный прямоугольный импульс, идеальные затухающие колебания.… Тогда без фильтров никак. Но только осциллограф при этом должен быть соответствующий, и задачи тоже. С такими осциллографами фильтры, настраиваемые пользователем, обычно идут в комплекте. Денег он стоит тоже немалых. А осциллографу, по параметрам чуть лучше того, что собран на базе звуковой карты, даже с соответствующим программным обеспечением — фильтры нужны примерно так же, как зайцу стоп- сигнал, -☺

МАРКИН Александр Васильевич

г. Белгород

Таврово мкр 2, пер. Парковый 29Б

(4722) 300-709

© 1999 – 2010 Легион-Автодата

✅ Как померить частоту осциллографом

Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть II

Это вторая часть ликбеза по осциллографам, а первая часть здесь.

Эта заметка будет постепенно пополняться простыми, но полезными приёмами работы с осциллографом.

Вступление

Главный вопрос, на который следует ответить: «что можно измерить с помощью осциллографа?» Как ты уже знаешь, этот прибор нужен для изучения сигналов в электрических цепях. Их формы, амплитуды, частоты. По полученным данным можно сделать вывод и о других параметрах изучаемой цепи. Значит с помощью осциллографа в основном можно (я не говорю про супер функции супер-современных приборов):

• Определить форму сигнала
• Определить частоту и период сигнала
• Измерить амплитуду сигнала
• Не напрямую, но измерить ток тоже можно (закон Ома в руки)
• Определить угол сдвига фазы сигнала
• Сравнивать сигналы между собой (если прибор позволяет)
• Определять АЧХ
• Забыл что-то упомянуть? Напомните в комментариях!

Все дальнейшие примеры следует делались с рассчетом на аналоговый осциллограф. Для цифрового всё тоже самое, но больше умеет, чем аналоговый и в определённых вопросах снимает необходимость думать там, где можно просто показать цифру. Хороший инструмент таким и должен быть.

Итак, перед работой следует подготовить прибор: поставить на стол, подключить к сети =) Да ладно, шучу. Но если есть возможность, то следует его заземлить. Если есть встроенный калибратор, то по инструкции к прибору надо его откалибровать. _{(подсказка: инструкции есть в сети).}

Подключать свой осциллограф к исследуемой цепи ты будешь с помощью щупа. Это такой коаксильный провод, на одном конце которого разъем для подключения к осциллографу, а на втором щуп и заземление для подключения к исследуемой цепи. Какой попало провод в качестве щупа использовать нельзя. Только специальные щупы. Иначе вместо реальной картины дел увидишь чушь.

Я не буду рассматривать каждый регулятор осциллографа подробно. В сети есть море таких обзоров. Давай лучше учиться как проводить любительские измерения: будем определять амплитуду, частоту и период сигнала, форму, полосу пропускания усилителя, частоту среза фильтра, уровень пульсаций источника питания и т.д. Остальные хитрости и приёмы придут с практикой. Тебе понадобится осциллограф и генератор сигнала.

Виды сигналов

Буду говорить без барских штучек, по-мужицки. На экране осциллографа ты будешь видеть либо синусоидальный сигнал, либо пилу, либо прямоугольнички, либо треугольный сигнал, либо просто какой-нибудь безымянный график.

Все виды сигналов не перечесть. Да и сами сигналы не знают, что относятся к какому-то там виду. Так что твоя задача не названия запоминать, а смотреть на экран и быстро соображать, что означает увиденное на нём, какой процесс идёт в цепи.

Амплитуда, частота, период

Осциллограф умеет измерять как постоянное, так и переменное напряжение. У всех приборов для этого есть два режима: измерение только переменного сигнала, измерение постоянного и переменного одновременно.

Это значит, что если ты выберешь измерение переменного сигнала и подключишь щуп к батарейке, то на экране прибора ничего не изменится. А если выберешь второй режим и проделаешь тоже самое, то линия на экране прибора сместится приблизительно на 1.6В вверх (величина ЭДС пальчиковой батарейки). Зачем это нужно? Для разделения постоянной и переменной составляющей сигнала!

Пример. Решил ты измерить пульсации в только что собранном источнике постоянного напряжения на 30В. Подключаешь к осциллографу, а луч убежал далеко вверх. Для того, чтобы удобно наблюдать сигнал придется выбрать максимальное значение В/дел на клетку. Но тогда ты пульсаций точно не увидишь. Они слишком малы. Что делать? Переключаешь режим входа на измерение переменного напряжения и крутишь ручку В/Дел на масштаб в разы поменьше. Постоянная составляющая сигнала не пройдет и на экране будут показываться только только пульсации источника питания.

Амплитуду переменного напряжения легко определить зная цену деления В/дел и просто посчитать число клеток по оси ординат, которые занимает этот сигнал от нулевого значения (среднего), до максимального.

Если посмотреть на экран осциллографа на картинке выше и предположить, что В/дел = 1В, тогда амплитуда синусоиды будет 1.3В.

А если предположить, что Время/дел (развертка) установлено в 1 миллисекунду, тогда период этой синусоиды будет занимать 4 клетки, а зачит период T = 4 мс. Легко? Давай теперь вычислим частоту этой синусоиды. Частота и период связаны формулой: F = 1/T (Т в секундах). Следовательно F = 1/ (4*10 -3 ) и равняется 250 Гц.

Конечно, это очень грубая прикидка, которая годится только для вот таких чистеньких и красивых сигналов. А если подать вместо чистой синусоиды какую-нибудь музыкальную композицию, то в ней будет множество разных частот и на глазок уже не прикинешь. Чтобы определить какие частоты входят в эту композицию потребуется анализатор спектра. А это уже другой прибор.

Измерение частоты

Как я уже писал выше, с помощью осциллографа можно измерять и частоту. А ещё можно не просто измерить частоту какого-нибудь синусоидального сигнала, а даже сравнить частоты двух сигналов, к примеру, с помощью фигур Лиссажу.

Это очень удобно, когда хочется, например, откалибровать собранный своими руками генератор сигналов, а частотомера под руками нет. Тогда и приходят на помощь фигуры Лиссажу. Жаль не все аналоговые осциллографы могут их показывать.

Сдвиг фаз

Частенько бывает так, что фаза тока и фаза напряжения расходятся. Например, после прохождения через конденсатор, индуктивность или целую цепь. И если у тебя есть двухканальный осциллограф, то легко можно посмотреть как сильно отличаются фазы тока и напряжения _{(А если есть современный цифровой, то там есть даже специальная функция для измерения сдвига фаз. Круто!)}. Для этого следует подключить осциллограф вот таким образом:

radiohlam.ru

полезные устройства из радиохлама

Определение частоты по осциллограмме

Определение частоты по осциллограмме

Сообщение БАРС » 15 ноя 2011, 20:24

Давно хотел создать тему для всех, да и самому немного разобраться. Как известно в импульсной электронике без осциллографа делать вообще нечего. Тут я расскажу как узнать частоту с помощью осциллографа.

Частота = 1 / период импульса.

Период импульса = диапазон положения ручки «время» на осциллографе * количество клеток периода импульса на осциллограмме.

Предлагаю рассмотреть три осциллограммы и рассчитать частоту:
(На всех трёх осциллограммах ручка «время» у меня была в положении «0,05 мкс» [микросекунд])

Первый пример, расписываю очень подробно:

Период импульса = 0,05 мкс * 4,2 клетки = 0,21 мкс
0,21 мкс / 1000 = 0,00 021 мс [миллисекунда]
0,00 021 мс / 1000 = 0,0 000 0021 с [секунды]

Частота = 1 / 0,0 000 0021 с = 4 761 900 Гц
4 761 900 Гц / 1000 = 47 619 кГц
47 619 кГц / 1000 = 4,7619 МГц

Второй пример, кратко:

Период импульса = 0,05 мкс * 2 клетки = 0,1 мкс

Частота = 1 / 0,1 мкс = 10 МГц

Третий пример (прошу прощения за плохую синхронизацию, мой осциллограф уже не «тянет» столь высокую частоту):

Период импульса = 0,05 мкс * 1,2 клетки = 0,06 мкс

Частота = 1 / 0,06 мкс = 16,666 МГц

Всем спасибо. Прошу ткнуть носом в имеющиеся ошибки и опечатки
Уважаемого Админа персонально прошу прокомментировать данный пост

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение ec73 » 15 ноя 2011, 23:36

Очевидные вещи комментировать — все верно

Считаем скважность:
Период в первом случае равен 4,2 клетки
Длительность — 2,2 клетки.
Скважность равна 2. Ну примерно
Или коэффициент заполнения — 0,5 (duty=50%)

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение rhf-admin » 16 ноя 2011, 09:45

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение БАРС » 22 ноя 2011, 20:03

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение rhf-admin » 23 ноя 2011, 01:01

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение БАРС » 23 ноя 2011, 01:37

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение rhf-admin » 23 ноя 2011, 12:06

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение БАРС » 23 ноя 2011, 13:01

Тогда если представим что я измеряю пульсации на этой осциллограмме
download/file.php?id=523&mode=view
получается что размах пульсаций здесь = 4,6 клетки; амплитуда пульсаций = 2,3 клетки; двойная амплитуда (первый раз такой термин услышал ) пульсаций = 4,6 клетки?

И ещё вопрос, почему на этой осциллограмме на ножках кварца не синусоида а непонятно что? Или это мой осциллограф её так искажает? Хотя быть такого не может, у него полоса пропускания до 10МГц, а импульсы на осциллограмме под 5 МГц.
download/file.php?id=522&mode=view

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение rhf-admin » 23 ноя 2011, 23:12

Re: Определение частоты по осциллограмме

Сообщение dionisiu » 01 апр 2015, 16:27

Дико извиняюсь за некрофильство, но другой темы по осциллографам здесь ещё не нашёл.
Вопрос в следующем. Добыл я из своего хламушника осциллограф Н313, да вот родной щуп к нему утерян. Кое-как сделал некое подобие и включил прибор, щуп на палец, подстроился на частоту наведенного напряжения сети и. немного озадачился. В общем и целом, на экране — синусоида, но при рассмотрении её вблизи обнаружены отклонения от математически верной формы. Линия ступенчатая (как ступеньки на иллюстрациях к интегралам

), и отсюда возникает ряд вопросов:
1. Это признак внутренних проблем прибора (типа высыхания электролитов)?
2. Это из-за помех, вносимых народным щупом ( ни грамма пайки, только скотч, алюминиевая фольга, соединители от коаксиального кабеля, стоматологический шпатель из нержавейки и кусок провода из наушников)?
3. Это из-за слишком большого числа окружающих нас импульсных блоков питания?
4. Кто-то рядом запилил отмотку счётчика?
5. Несколько факторов вместе?

Уважаемые радиохламеры, посмотрите, пожалуйста, на своих осциллографах форму сетевых наводок, а то я тут беспокоиться начинаю.
И, нет, это не первоапрельская шутка, несмотря на дату.
Простите, фото сигнала пока приложить не могу, нечем скинуть

Цифровой осциллограф для начинающих. Часть II.

Вступление

Главный вопрос, на который следует ответить: «что можно измерить с помощью осциллографа?». Э тот прибор нужен для изучения сигналов в электрических цепях. Их формы, амплитуды, частоты. По полученным данным можно сделать вывод и о других параметрах изучаемой конструкции. Значит с помощью осциллографа в основном можно (я не говорю про функции супер-современных приборов):

• Определить форму сигнала
• Определить частоту и период сигнала
• Измерить амплитуду сигнала
• Не напрямую, но измерить ток тоже можно (закон Ома в руки)
• Определить угол сдвига фазы сигнала
• Сравнивать сигналы между собой (если прибор позволяет)
• Определять АЧХ
• Забыл что-то упомянуть? Напомните в комментариях!

Все дальнейшие примеры делались с расчетом на аналоговый осциллограф. Для цифрового всё тоже самое, но больше умеет, чем аналоговый и в определённых вопросах снимает необходимость думать там, где можно просто показать цифру. Хороший инструмент таким и должен быть.

Итак, перед работой следует подготовить прибор: поставить на стол, подключить к сети =) Да ладно, шучу. Но если есть возможность, то следует его заземлить. Если есть встроенный калибратор, то по инструкции к прибору надо его откалибровать. (подсказка: инструкции есть в сети).

Подключать свой осциллограф к исследуемой цепи ты будешь с помощью щупа. Это такой коаксильный провод, на одном конце которого разъем для подключения к осциллографу, а на втором щуп и заземление для подключения к исследуемой цепи. Какой попало провод в качестве щупа использовать нельзя. Только специальные щупы. Иначе вместо реальной картины дел увидишь чушь.

Я не буду рассматривать каждый регулятор осциллографа подробно. В сети есть море таких обзоров. Давай лучше учиться как проводить любительские измерения: будем определять амплитуду, частоту и период сигнала, форму, полосу пропускания усилителя, частоту среза фильтра, уровень пульсаций источника питания и т.д. Остальные хитрости и приёмы придут с практикой. Тебе понадобится осциллограф и генератор сигнала.

Виды сигналов

Буду говорить без барских штучек, по-мужицки. На экране осциллографа ты будешь видеть либо синусоидальный сигнал, либо пилу, либо прямоугольнички, либо треугольный сигнал, либо просто какой-нибудь безымянный график.

Все виды сигналов не перечесть. Да и сами сигналы не знают, что относятся к какому-то там виду. Так что твоя задача не названия запоминать, а смотреть на экран и быстро соображать, что означает увиденное на нём, какой процесс идёт в цепи.

Амплитуда, частота, период

Осциллограф умеет измерять как постоянное, так и переменное напряжение. У всех приборов для этого есть два режима: измерение только переменного сигнала, измерение постоянного и переменного одновременно.

Это значит, что если ты выберешь измерение переменного сигнала и подключишь щуп к батарейке, то на экране прибора ничего не изменится. А если выберешь второй режим и проделаешь тоже самое, то линия на экране прибора сместится приблизительно на 1.6В вверх (величина ЭДС пальчиковой батарейки). Зачем это нужно? Для разделения постоянной и переменной составляющей сигнала!

Пример. Решил ты измерить пульсации в только что собранном источнике постоянного напряжения на 30В. Подключаешь к осциллографу, а луч убежал далеко вверх. Для того, чтобы удобно наблюдать сигнал придется выбрать максимальное значение В/дел на клетку. Но тогда ты пульсаций точно не увидишь. Они слишком малы. Что делать? Переключаешь режим входа на измерение переменного напряжения и крутишь ручку В/Дел на масштаб в разы поменьше. Постоянная составляющая сигнала не пройдет и на экране будут показываться только только пульсации источника питания.

Амплитуду переменного напряжения легко определить зная цену деления В/дел и просто посчитать число клеток по оси ординат, которые занимает этот сигнал от нулевого значения (среднего), до максимального.

Если посмотреть на экран осциллографа на картинке выше и предположить, что В/дел = 1В, тогда амплитуда синусоиды будет 1.3В.

А если предположить, что Время/дел (развертка) установлено в 1 миллисекунду, тогда период этой синусоиды будет занимать 4 клетки, а зачит период T = 4 мс. Легко? Давай теперь вычислим частоту этой синусоиды. Частота и период связаны формулой: F = 1/T (Т в секундах). Следовательно F = 1/ (4*10-3) и равняется 250 Гц.

Конечно, это очень грубая прикидка, которая годится только для вот таких чистеньких и красивых сигналов. А если подать вместо чистой синусоиды какую-нибудь музыкальную композицию, то в ней будет множество разных частот и на глазок уже не прикинешь. Чтобы определить какие частоты входят в эту композицию потребуется анализатор спектра. А это уже другой прибор.

Измерение частоты

Как я уже писал выше, с помощью осциллографа можно измерять и частоту. А ещё можно не просто измерить частоту какого-нибудь синусоидального сигнала, а даже сравнить частоты двух сигналов, к примеру, с помощью фигур Лиссажу.

Это очень удобно, когда хочется, например, откалибровать собранный своими руками генератор сигналов, а частотомера под руками нет. Тогда и приходят на помощь фигуры Лиссажу. Жаль не все аналоговые осциллографы могут их показывать.

Сдвиг фаз

Частенько бывает так, что фаза тока и фаза напряжения расходятся. Например, после прохождения через конденсатор, индуктивность или целую цепь. И если у тебя есть двухканальный осциллограф, то легко можно посмотреть как сильно отличаются фазы тока и напряжения (А если есть современный цифровой, то там есть даже специальная функция для измерения сдвига фаз. Круто!). Для этого следует подключить осциллограф вот таким образом:

Аналоговый осциллограф

Что такое осциллограф

Осциллограф – прибор, используемый для наблюдения формы сигнала напряжения во времени. Выглядеть он может примерно вот так:

Здесь мы видим экран, на котором отображается сигнал. Форма сигнала на осциллографе называется осциллограммой.

Ниже на картинке можно увидеть щуп для осциллографа.

Если у мультиметра щуп состоит из простого провода, то щуп осциллографа состоит кабеля. А в кабеле два провода-щупа, которые в конце разветвляются. Этот кабель способен измерять высокочастотные напряжения без помех. Пипочка посередине – это сигнальный щуп, а экран – это щуп масса или земля. Электронщики по разному его называют, но я привык так. На конце щупа зажим белый крокодильчик – это земля, а сигнальный – с иголочкой.

Подключаем кабель в разъем. На моем осциллографе имеется два разъема. В моем случае осциллограф двухканальный. На некоторых крутых осциллографах можно увидеть даже по 4 и более каналов.

Бывает ситуация, когда надо определить сигнальный провод, для этого берем один из проводов, касаемся пальцем и смотрим на дисплей осциллографа. Если сигнал не исказился – это земля. Если исказился – это сигнальный. На фото ниже пример определения сигнального провода.

Как пользоваться осциллографом

Осциллографом мы можем измерять только форму напряжения, силу тока измерять напрямую не можем! Если только косвенно, используя шунт. Для того, чтобы измерить величину напряжения постоянного тока, нам понадобится источник постоянного напряжения. Это может быть простая батарейка или блок питания. В моем случае – это Блок питания. Для наглядности выставляем 1 Вольт.

Единица измерения осциллографа – сторона квадратика на дисплее. Для того, чтобы измерять в масштабе 1:1, мы ставим щелкунчик по У на 1.

Цепляемся землей на “минус” блока питания, сигнальным на “плюс” блока питания. Видим такую картину:

Линия сдвинулась вверх на 1 квадратик. Это значит, что во времени сигнал с блока питания все время 1 Вольт.

А как же измерить сигналы, которые скажем 100 Вольт? Для этого и придуман щелкунчик по У :-). Оставляем на блоке питания 1 Вольт и щелкаем на риску “2”.

Что это значит? Это значит, что полученный сигнал на дисплее надо умножить на 2.

На осциллограмме мы видим значение по У=0,5. Умножаем это значение на то, которое на риске осциллографа и получаем искомое значение. То есть 2х0,5=1 Вольт.

А вот такой будет сигнал, если мы поставим щелкунчик на 5.

Если же прикладываем щупы наоборот, то ничего страшного не происходит. Например, выставляем 2 Вольта на блоке питания. Земля осциллографа к “плюсу” блока, а сигнальный к “минусу” блока – то есть все подцеплено наоборот. Линия у нас просто ушла вниз, но от этого ничего не меняется. 2 Вольта как есть , так и осталось.

А вот для практики, как я уже говорил, требуется знать форму сигнала. В электронике используются на 90 % периодические сигналы. Это значит, что они повторяются через какой-то промежуток времени. Очень часто нужно узнать период и частоту переменного сигнала. Для этого и используется наш электронно-лучевой приборчик.

Для того, чтобы не спалить осциллограф, я взял трансформатор. Благодаря понижающему трансформатору, на выходе у меня амплитуда напряжения (это значит от нуля и до самого верхнего или нижнего пика) в пределах 1,5 Вольта, а заходит на первичную обмотку напряжение 220 Вольт.

Цепляемся ко вторичной обмотке трансформатора щупами осциллографа и выводим показания на дисплей.

В идеале нам должна доставляться в розетки чистая синусоида. Россия, что же еще сказать))). Ну и ладно. Думаю в ваших дом в розетку идет синусоида почище моей :-).

Период и частота сигнала

В периодическом сигнале нам важны такие параметры, как частота сигнала и его форма. Поэтому, чтобы определить частоту, мы должны знать период. T – период, V – частота. Они взаимосвязаны между собой формулами:

Определим период сигнала. Период – это время, через которое сигнал опять повторяется.

Считаем стороны квадратиков по Х. Я насчитал 4 стороны квадратика.

Далее смотрим на крутилку, по Х, которая у нас отвечает за временную развертку. Риска стоит на 5. Сверху написана цена этого деления – msec/div . То есть получается 5 миллисекунд на одну сторону квадратика.

Милли – это тысяча. Следовательно 0,005 сек. Это значение умножаем на наши сосчитанные стороны квадратов. 0,005х4=0,02. То есть один период у нас длится 0,02 сек или 20 миллисекунд. Зная период, находим по формуле выше частоту сигнала. V= 1/0,02=50 Гц. Частота напряжения в нашей розетке 50 Гц, что и требовалось доказать.

В настоящее время я себе купил уже цифровой осциллограф

Подробнее про цифровой осциллограф вы можете прочитать по этой ссылке.

Измерение частоты осциллографом

1. Метод задержанной развертки

При таких измерениях главные источники погрешности кроются в нестабильности крутизны (непостоянстве угла наклона) и нелинейности развертывающего напряжения. В первом случае скорость перемещения луча вдоль горизонтальной оси экрана отличается от скорости, при котором определяется номинальный коэффициент развертки. Поэтому реальный коэффициент развертки отличается от номинального, используемого для перевода геометрического размера, фиксируемого с помощью масштабной сетки, в интервале времени. Во втором случае скорость перемещения луча по горизонтали получается неодинаковой на различных участках экрана в следствии нелинейности развертывающего напряжения и , следовательно, точность измерения зависит от того, в каком месте экрана выполняются измерения.

Метод задержанной развертки применяется для определения точной длительности импульса, длительности, которая много превышает время нарастания и спад фронтов. Для повышения точности измерения центр (начало координат) масштабной сетки экрана используется в качестве опорной точки. Скорость задержанной развертки выбирается такой, чтобы получить растянутые изображения фронта и среза исследуемого импульса.

Для реализации временной развертки применяем ∆ временную схему (блок развертки).

ГОР – генератор основной развертки;

ГЗР – генератор задержанной развертки;

ИОН – источник опорного напряжения;

Генератор основной развертки запускается по заднему фронту входного импульса (измеряемого). Далее, вращением ручек резисторов изменяем U1 так, чтобы импульс на выходе верхнего компаратора появлялся непосредственно перед началом фронта измеряемого импульса. Компаратор выдает сигнал на запуск ГЗР, который выдает короткие импульсы треугольной формы с большой крутизной переднего фронта ( на экране появляется передний фронт). Чтобы по амплитуде совместить с координатой надо применять PV с закрытым входом на осциллографе. Нижний компаратор сравнивает напряжение основной развертки с суммой напряжений U1 и U2.

Регулятор U2 настроен так, чтобы нижний компаратор запускал ГЗР перед началом фронта заднего импульса. Изменение U1 и U2 производится регулировкой по координатам. Из временных диаграмм следует, что длительность импульса равна произведению величины U2 на крутизну импульса основной развертки. U2 измеряется вольтметром PV, а входной аттенюатор вольтметра механически связан с ручкой установки крутизны основной развертки ( на вольтметре получим время в секундах).

2. Измерение частоты методом круговой развертки осциллографа

Метод применяется, когда частота образцового генератора отжимается от частоты измерительного генератора (сигнала) примерно на один порядок. Если напряжение одной частоты (образцовой) использовать для получения круговой развертки на экране осциллографа, а напряжение другой (большей частоты) подать на электрод (модулятор), управляющий яркостью свечения трубки, то в положительный полупериод этого напряжения яркость развертки будет увеличиваться, а в отрицательных уменьшаться. В результате окружность получится прерывистой, причем число темных (или светлых) штрихов этой окружности будет равно отношению частот (n). При целом числе n осциллограмма будет неподвижной. При этом сигнал, имеющий меньшую частоту, подается на вертикальную и горизонтальную пластины осциллографа по схеме:

Второй сигнал подается на вход Z осциллографа. Z – канал управления яркостью. Если частоты не кратны, то круг будет вращаться. Если за период частоты F1

яркости менее четная число раз чем за период F2, то картина не подвижна, а количество темных и светлых полос на окружности будет равно относительной частоте:

Определение вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа

Контрольно-измерительное решение

Осциллограф R&S^®RTC1000 содержит встроенный тестер компонентов. Он состоит из генератора сигналов, который подает синусоидальный сигнал частотой 50 Гц или 200 Гц с определенной амплитудой (макс. 9 В) и ограниченным током (макс. 10 мА) на ИУ. В этом режиме в осциллографе используется АЦП для оцифровки сигналов, на которые влияет компонент, и эти сигналы отображаются на осциллографах в виде зависимостей тока от напряжения.

Принцип работы

Принцип работы можно легко проиллюстрировать на примере линейного пассивного компонента. На рисунке 1 показана вольт-амперная характеристика резистора сопротивлением 2,1 кОм, который подключен к тестеру компонентов. Четко видна линейная характеристика компонента. Ток растет линейно по мере увеличения напряжения. Например, ток равен примерно 2 мА при напряжении 4 В. В соответствии с законом Ома значение сопротивления составляет примерно 2 кОм.

Линейную зависимость между током и напряжением с реальным сопротивлением можно проверить с помощью второго резистора. На рисунке 2 показана вольт-амперная характеристика другого компонента, подключенного к тестеру компонентов. Крутизна характеристики означает протекание большего тока при том же напряжении по сравнению с резистором сопротивлением 2,1 кОм. В соответствии с законом Ома сопротивление второго компонента меньше. Ток при 0,9 В равен примерно 8 мА. В результате сопротивление составляет примерно 110 Ом. Тестер компонентов, встроенный в осциллограф R&S®RTC1000, также может отображать характеристики нелинейных пассивных компонентов, таких как конденсаторы. На рисунке 3 показан конденсатор емкостью 0,1 мкФ, подключенный к тестеру компонентов и изначально принимающий входной сигнал частотой 50 Гц. Нелинейная характеристика легко определяется по эллиптической форме итоговой кривой.

Зависимость вольт-амперной характеристики от частоты может быть проиллюстрирована простым изменением частоты входного сигнала на 200 Гц. Реактивное сопротивление конденсатора можно рассчитать по следующей формуле:

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов. Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения.Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота. Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на экране осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время с помощью горизонтальной шкалы на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки. Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее. Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным.Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов. Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота.Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения. Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота. Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на экране осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время с помощью горизонтальной шкалы на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки.Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее.Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным. Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов.Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения. Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота.Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на экране осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время с помощью горизонтальной шкалы на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки.Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее.Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным. Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов.Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения. Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота.Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на экране осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время с помощью горизонтальной шкалы на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки.Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее.Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным. Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Выполнение измерений с помощью осциллографа

Техник, выполняющий измерения с помощью осциллографа для ремонтных работ.Кроме того, автомобильный инженер использует осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Компьютерные инженеры используют осциллографы для измерения потребления микрочипов.

Что такое осциллограф?

Цифровой запоминающий осциллограф — это электронное устройство, используемое для просмотра электрических сигналов. Он состоит из экрана дисплея, входов и нескольких элементов управления, которые в основном используются для проведения измерений.

Базовая операция

Для проведения измерений с помощью осциллографа вы сначала подключаете электрический сигнал, который хотите просматривать, к одному из входов осциллографа, которых обычно два, обозначенных A и B.

Примечание: при первом включении осциллографа сигнал не будет виден, пока вы не отрегулируете два параметра: вольт / деление и время / деление (или развертку).

1. Для измерения вертикальной шкалы вольты на деление определяют количество вольт для каждого вертикального деления.

2. Время / деление контролирует горизонтальную шкалу. Время, в течение которого отображается каждое горизонтальное деление, соразмерно изменяется при настройке времени / деления.

Отрегулируйте эти две настройки до тех пор, пока сигнал не будет четко отображаться на экране осциллографа.Подробнее о том, как работать с осциллографом, вы можете прочитать в этой статье Университета Небраски.

Амплитуда переменного тока

Для выполнения измерений с помощью осциллографа амплитуды переменного тока (AC) вы начинаете с подачи сигнала переменного тока на один из входов осциллографа перед его оптимизацией. Сигнал переменного тока будет колебаться и напоминать синусоидальную волну. Вы измеряете амплитуду сигнала, подсчитывая количество делений по вертикали между самой высокой и самой низкой точками сигнала (т.е. его вершина и впадина). Вы можете получить амплитуду в вольтах, умножив количество делений по вертикали на ваши настройки вольт / деление.

Частота переменного тока

Если вы хотите измерить частоту переменного тока, вам следует подключить сигнал переменного тока к одному из входов цифрового осциллографа и оптимизировать сигнал. Подсчитайте количество горизонтальных делений от одной верхней точки до следующей (т. Е. От пика до пика) вашего колебательного сигнала. Затем вы умножите количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала.Вы можете рассчитать частоту сигнала с помощью следующего уравнения: частота = 1 / период.

Напряжение сигнала постоянного тока

Чтобы выполнить измерения с помощью осциллографа для напряжения сигнала постоянного тока (DC), вы сначала включаете осциллограф, не подключая входной сигнал. (Обратите внимание, что сигнал постоянного тока будет ровным на дисплее вашего осциллографа.) Поместите линию осциллографа над нулевым уровнем напряжения с настройкой вертикального положения. Затем подключите тракт сигнала постоянного тока к одному из входов осциллографа.После подключения сигнала вы заметите сдвиг линии осциллографа по вертикальной оси. Вы подсчитаете количество делений по вертикали, на которое смещается линия осциллографа, и умножьте деления по вертикали на вольт / деление, чтобы найти напряжение сигнала постоянного тока.

Узнайте больше и приобретите осциллографы с цифровой памятью у специалистов по схемам здесь.

Частота — Мониторинг и измерение переменного тока — Higher Physics Revision

Частота — это количество циклов сигнала в одной секунде.Частота рассчитывается как величина, обратная («единицу, деленную на») времени одного цикла, периоду \ (T \).

Это соотношение показано уравнением \ (f = \ frac {1} {T} \)

Частота измеряется в герцах, Гц.

Период измеряется с использованием «временной развертки» (в секундах на деление) органов управления осциллографа.

Например, чтобы определить частоту кривой, показанной на диаграмме, сигнал принимает четыре деления для одного полного цикла (пример одного цикла выделен желтым цветом).

Развертка по времени установлена ​​на две миллисекунды (0,002 с) на деление.

Периодическое время для одного цикла = деления x развертка

\ [T = 4 \ times 0.002 \]

\ [T = 0.008s \]

Частота, \ (f = \ frac {1} {T} \ )

Итак \ (f = \ frac {1} {{0.008}} \)

\ [f = 125 Гц \]

Необходимо внимательно подсчитывать количество делений и использовать правильные единицы, когда определение частоты.

Вопрос

Если частота приложенного напряжения была изменена на 250 Гц, опишите, что будет видно на экране осциллографа?

Показать ответ

В два раза больше циклов будет видно с пиками ближе друг к другу.Высота не изменится, поскольку напряжение не изменилось.

ИСКРЫ: измерение времени и частоты

Измерение времени и частоты

Рисунок 1. Регулировка времени / дел. (Наведите указатель мыши, чтобы перезапустить анимацию.)

Напряжение в цепях переменного тока колеблется со скоростью, известной как частота . С осциллографом вы можете увидеть и измерить промежуток времени между сигналами, и вычислить частоту сигнал переменного тока.

Настройте дисплей осциллографа

Каждый раз, когда вы используете осциллограф, вы должны сначала отрегулировать вертикальное и горизонтальный дисплей. Используйте вольт / дел и ручки времени / деления для настройки горизонтальной шкалы таким образом, чтобы один полный цикл умещался в экран. См. Рисунок 1. После настройки обратите внимание на настройку раз на деление на дисплее.

Измерение промежутка времени

Так же, как вы используете настройку вольт / дел для определения амплитуды, вы можете использовать настройка времени / деления для расчета промежутка времени.Например, на рисунке 1 мы видим сигнал канала B (красный) отстает от сигнала канала A (желтый) на 1,2 деления. При настройке времени / дел 50 мкс / дел мы можем вычислить длину этой задержки:

Измерьте период волны

Рисунок 2. Подсчет делений времени (Наведите указатель мыши, чтобы перезапустить анимацию.)

Так же, как вы измерили небольшую разницу во времени, вы также можете измерить период : время для одного полного волнового цикла.Иногда вы можете легче считать деления, отрегулировав горизонтальное положение волна. На рисунке 2 мы видим, что сигнал канала А повторяется после 9,2 деления. Как и раньше, мы можем использовать настройку время / дел, равную 50 мкс / дел, для вычисления этого промежутка времени:

Рассчитать частоту

Зная период волны, можно легко вычислить частоту волны . Подсказка: Используйте научное обозначение в вашем калькуляторе.

Это должно хорошо совпадать с приблизительной частотой, обозначенной генератор функций.

Вот несколько примеров распространенных метрических префиксов, с которыми вы можете столкнуться:

1 мкм с = 10 ⁻⁶ с 1 мс = 10 ⁻³ с 1000 Гц = 1 кГц 10 ⁶ Гц = 1 МГц

.