ПЗ №1. Измерение электрических величин с помощью универсального электронно-лучевого осциллографа

Задание на практическую работу:

Оценить предельные погрешности измерения длительности фронта tф = 2 мкс методами калиброванной шкалы и сравнения, используя блок сдвоенной развертки осциллографа, если длительность развертки Dр = 0,5 мкс/дел, погрешность калиброванной шкалы γк = 3%, погрешность калиброванной шкалы задержки γз = 2%, толщина луча bл = 0,8 мм, толщина визирной линии bвл = 0,2 мм, Uм = 40 мм.

Решение. Погрешность измерения tф методом калиброванной шкалы складывается из погрешности γк и погрешности γз, обусловленной конечной толщиной луча и визирной линии (рисунок 4):

где γл = (Δt0,1 + Δt0,9)/tф, в свою очередь Δt0,1 = t1 - t'1 (рисунок 4); t1 и t'1 определяются из выражений:

для уровня 0,1Uм, Uмн = 0,1×40 = 4 мм.

Отсюда t1 = ln((1 - Uмн/Uм)×τ); t1 = ln((1 - 4/40)×1) = 0,105 мкс;

Смещение определяется как Δл = bл + bвл = 0,8 + 0,2 = 1 мм.

Для уровня, смещенного вниз на 1 мм, Отсюда t'1 = ln((1 - (Uмн - 1)/Uм)×τ); t'1 = ln ((1 - 3/40)×1) = 0,078 мкс; Δt0,1 = t1 -t'1; Δt0,1 = 0,105 - 0,078 = 0,027 мм; t2 , t'2 определяются из выражений: для уровня 0,9 Uм , Uмк = 0,9×40 = 36 мм: Отсюда t2 = ln((1 - Uмк/Uм)×τ); t2 = ln ((1 - 36/40)×1) = 2,303 мкс; и для уровня, смещенного вверх на 1 мм, t'2 = ln ((1 - 37/40)×1) = 2,590 мкс; Тогда Δt0,9 = -(t2 - t'2); Δt0,9 = -(2,303 - 2,590) = 0,288 мкс.

Подставив полученные значения Δt0,1, Δt0,9, tф в выражение (1), найдем

γл = (Δt0,1 + Δt0,9)/tф, γл = (0,027 + 0,288)/2 = 0,158. Таким образом,

= 0,03 + 0,158 = 0,188, т.е. 18,8%.

Осциллограмма измеряемого импульса на уровнях 0,1Uм и 0,9Uм при использовании сдвоенной развертки показана на рисунке 5 (длительность основной развертки в 10 раз больше длительности задержанной развертки).

Погрешность, обусловленная конечной толщиной луча и визирной линии, в этом случае в 10 раз меньше. Предельная погрешность измерения tф:

 = 0,1γл + γз = 0,0188 + 0,02 = 0,0388,

т.е. 3,88%.

Задание на практическую работу

Произвести требуемые погрешности в соответствии с исходными данными в соответствии с вариантом.

Рассчитываемые величины: