Как пользоваться осциллографом: для чего нужен, как с ним работать, принцип действия и устройство

Для чего предназначен осциллограф

Осциллограф используется электронщиками и радиолюбителями для измерения:

• амплитуда электрического сигнала — это соотношение между напряжением и временем;
• анализировать фазовый сдвиг;
• увидеть искажение электрического сигнала;
• рассчитать частоту тока по результатам.

Несмотря на то, что осциллограф демонстрирует характеристики анализируемого сигнала, его чаще всего используют для выявления процессов, происходящих в электрической цепи. Благодаря осциллограмме специалисты получают следующую информацию:

• форма периодического сигнала;
• значение положительной и отрицательной полярности;
• интервал изменения сигнала во времени;
• продолжительность положительного и отрицательного полупериода.

Большинство этих данных можно получить с помощью вольтметра. Однако тогда вам нужно будет проводить измерения каждые несколько секунд. В то же время высока вероятность ошибок в расчетах. Работа с осциллографом значительно экономит время, необходимое для получения необходимых данных.

Порядок проведения измерений

Настройка

У начинающих пользователей обращение с осциллографом на первых порах вызывает определенные трудности, так как это устройство имеет множество типов регуляторов и настроек. Чтобы понять функциональность измерительного прибора, его необходимо сначала перестроить, соблюдая следующие правила:

• После включения устройства в первую очередь следует убедиться, что на его экране есть горизонтальная полоса прокрутки;

Важно! Если полоса плохо видна и сильно размыта, с помощью регуляторов «Фокус» и «Яркость» доведите ее до нужной формы (она должна быть светлой, тонкой и четко различимой на темном фоне).

• При ее отсутствии необходимо сначала увеличить яркость луча, а затем попытаться найти его след на экране, поворачивая ручки перемещения влево и вправо (вверх или вниз);
• Если это не помогает, поверните ручки синхронизации («Уровень», «Стабильность»), чтобы получить стабильное изображение;
• Далее необходимо перестроить его на сетке шкалы (разместить в центре), затем прикоснуться пальцами к измерительному наконечнику кабеля и убедиться, что на нем появляются небольшие шумы.

На этом настройка устройства завершена.

Измерение

Чтобы получить желаемое изображение на экране, сначала необходимо определить примерные значения частоты и амплитуды напряжения, действующего в цепи (если это возможно). После этого выполняются следующие операции.

Сначала ручки переключателей «Амплитуда» («Усиление») и «Продолжительность» устанавливаются в положение, соответствующее ожидаемому размаху и частоте измеряемого сигнала.

Следовательно, если он имеет ожидаемую амплитуду в единицах вольт и частоту порядка одного МГц, носик ручки «Gain» помещается перед делением на 1 вольт (или немного больше).

В то же время ручка сканирования установлена ​​на отметку 1 мс, что соответствует одному мегагерцу (F = 1 / T = 1 / {1/1000000 сек} = 1 МГц).

Дополнительная информация. Заданные вручную значения амплитуды и частоты определяют «цену» разделения графической разметки, доступной на экране (по вертикали и горизонтали соответственно). Например, при амплитуде исследуемого сигнала 3 Вольта на экране он будет занимать 3 ячейки по вертикали.

Если эти значения заранее неизвестны, во время измерения может появиться «непрерывный» сигнал, форму которого невозможно определить сразу. Для устранения этой неоднозначности следует произвести несколько переключений ручкой «Развертка», после чего в определенном положении сигнал должен приобрести удобную для восприятия форму.

Это может быть синусоида, импульс или сложная, но четко выраженная кривая.

Измерение параметров сигнала

После того, как прибор настроен и откалиброван на сетке, полученное изображение можно рассматривать как нормальное графическое представление сигнала. Это означает, что его можно исследовать на предмет соответствия заданным параметрам (например, синусоидальные искажения), а также измерить приблизительные значения его амплитуды и частоты.

Измерение параметров импульсного сигнала

Возьмем, к примеру, рассмотренную ранее модальность, когда предел измерения для уровня составляет 1 Вольт, а по частоте он соответствует 1 микросекунде. В этом случае амплитуда сигнала определяется следующим образом:

• Во-первых, получившееся изображение размещается строго по центру графической сетки;
• Затем ручка «Gain» перемещается в крайнее правое положение, соответствующее точному значению выбранной шкалы (1 Вольт);
• Далее шкала измеряет количество ячеек, занятых сигнальным изображением, после чего оно умножается на цену одного деления.

Итак, если вертикальное изображение заняло 3 ячейки, то можно сказать, что амплитуда измеряемого сигнала равна трем вольтам.

Примечание! Те же манипуляции производятся с частотой измеряемого синусоидального напряжения, но только в этом случае за горизонтальную шкалу принимаются показания его развертки (1 МГц).

При измерении частоты изображение приводится к форме, удобной для восприятия, так что заданное количество полных поворотов может уместиться в одной ячейке шкалы (при повороте ручки «развертка» вправо). Например, если таких периодов три, частота сигнала составляет три мегагерца.

В заключение отметим, что с помощью двухлучевого осциллографа можно определить такой показатель, как фаза сигнала, измеренная относительно второго колебательного процесса. Для этого достаточно совместить начальные точки обоих исследуемых процессов и измерить задержку одного из них по горизонтальной шкале разметки.

Фазовый сдвиг

Применение

Осциллографы по сути похожи на вольтметры. Разница в том, что осциллограф может не только визуализировать напряжение, но и исследовать изменение его длительности.

Осциллографы широко используются в электронных механизмах для изучения их работы и изменения их параметров. А также для ремонта элементов и агрегатов в различных электроприборах.

Устройство помогает диагностировать отказы большого количества автомобильных датчиков положения распредвала и коленчатого вала. А также дефекты в работе катушек и свечей зажигания.

Принцип работы осциллографа довольно сложно понять, не зная основных конструктивных элементов этого прибора и их функций. Эта информация поможет вам научиться использовать осциллограф для диагностики проблем с помощью различных инструментов. Ведь без использования осциллографа ремонт некоторых сложных устройств невозможен.

Возможности двухканального прибора

Двухлучевой осциллограф используется, когда необходимо измерить сдвиг фаз относительно друг друга для отображаемых сигналов. На экране есть графическое изображение того же цвета, поэтому для наглядности имеет смысл разделить амплитуды.

Развертка

Перемещение луча ЭЛТ по горизонтальной оси при отсутствии исследуемого сигнала на информационных входах называется разверткой; при применении он будет перетаскиваться через промежуток времени.

Принцип работы регулятора развертки

Развертка создается с помощью генератора, работа которого зависит от выбранного режима внутренней или внешней синхронизации. Внутренний — частота устанавливается вручную или синхронизируется с сетью, внешний — генератор запускается входным импульсом, различают активацию фронта, спад или от внешнего источника. Регулятор развертки используется для увеличения / уменьшения периода отображения сигнала.

Блок управления параметрами синхронизации

Он позволяет установить значение напряжения рассматриваемого сигнала и момент (вверх / вниз), в который должен быть запущен генератор. Правильная настройка даст стабильное изображение, что важно для сбора данных.

Читайте также: самодельное устройство для проверки стабилитронов

Совет. Погрешность измерения зависит от стабильности изображения: оно должно быть качественным.

Принцип действия осциллографа

Осциллограф производит измерения с помощью электронно-лучевой трубки. Это лампа, которая фокусирует анализируемый ток в виде луча. Он попадает в экран устройства, отклоняясь в двух перпендикулярных направлениях:

• вертикальный — показывает исследуемое напряжение;
• по горизонтали — показывает прошедшее время.

Две пары пластин ЭЛТ отвечают за отклонение луча. Стоящие вертикально всегда возбуждены. Это помогает распределять противоположные полюсные ценности. Положительное влечение отклоняется вправо, отрицательное — влево. Поэтому линия на экране устройства движется слева направо с постоянной скоростью.

К горизонтальным пластинам также подается электрический ток, который отклоняет ориентировочное напряжение луча. Положительный заряд — вверх, отрицательный — вниз. Затем на дисплее прибора появляется двумерный линейный график, называемый осциллограммой.

Расстояние, пройденное лучом от левого края до правого края экрана, называется разверткой. Горизонтальная линия отвечает за время измерения. В дополнение к стандартной двухмерной линейной диаграмме также доступны круговые и спиральные сдвиги. Однако пользоваться ими не так удобно, как классическими осциллограммами.

Ошибки при выборе и работе с осциллографом

Понимание того, как пользоваться осциллографом, приходит только с практическим опытом, теоретических знаний недостаточно — нужно производить все настройки, переключения и измерения своими руками. Цифровое устройство значительно облегчает процесс, но стоимость оборудования очень высока.

Важно! Не стоит покупать старый советский прибор, потому что погрешности измерений не дадут достоверных данных, откалибровать его уже не получится.

обязательно соблюдать технику безопасности: напряжение на ЭЛТ, например, на телевизионном кинескопе, не убивает, но может парализовать. В паспорте и мануале описано, как работать с осциллографом, но здравый смысл не стерся — экспериментировать нужно внимательно.

Работа с измерителем

Калибровка выполняется перед использованием осциллографа. Для этого выводы подключаются ко входу усилителя (отклонение луча в вертикальной плоскости) и общей клемме, обозначенной как земля. Если вы используете ЭЛТ, вам нужно подождать, пока экран нагреется после включения. Затем необходимо выполнить следующие действия:

1. Ручка регулировки темпа установлена ​​на деление, соответствующее 1 мс / дел.
2. Ручка Volt / Div установлена ​​в положение 0,5V / Div.
3. Управление импульсом синхронизации перешло в режим «авто». Если эта позиция не указана, выбирается внутренняя синхронизация и устанавливается тип сигнала — переменная.
4. Поворачивая регуляторы положения луча (вверх / вниз и влево / вправо), установите режим «Авто» или просто посмотрите на луч на экране.
5. Переключатель типа сигнала установлен в положение GND).
6. Общий зонд подключается к специальному заземляющему контакту корпуса устройства. Если в осциллографе такого контакта нет, зажим щупа кладут на любую неизолированную металлическую часть корпуса.
7. Переключатель типа сигнала перемещается в нейтральное положение для соединения контакта с землей. Если такого переключателя нет, зонды замыкаются между собой.
8. Используйте ручки регулировки по вертикали и горизонтали, чтобы установить радиус по центру экрана.
9. Если устройство имеет переключатель «Тип сигнала», он устанавливается в положение измерения постоянной формы волны или зонд просто отсоединяется от земли.
10. Переключение шкалы «Вольт / деление» приводит к полноэкранному развитию сигнала, что увеличивает точность наблюдений.
11. С помощью измерительных проводов начинаются необходимые исследования путем корректировки, если необходимо, шкалы «Вольт / деление».

Поэтому использование осциллографа позволяет выполнять операции по установке и ремонту сложных приборов, которые невозможно выполнить с помощью тестера. Работать на современном приборе не намного сложнее, чем измерения мультиметром.

Анализ марок и производителей осциллографов: цена

По всему миру производством осциллографов занимается большое количество компаний, выпускающих приборы разной степени точности, сложности и стоимости. Выбирая прибор, в первую очередь следует руководствоваться его назначением и типом измерений, которые будут с ним производиться.

Осциллограф Tektronix TBS1032B — современная и компактная модель

Обзор наиболее популярных марок осциллографов с указанием их примерной стоимости в нашей стране представлен в таблице.

Модель осциллографа	Режиссер	Основные особенности	Ориентировочная стоимость, руб
TBS1032B	Tektronix	2 канала x 34 МГц	41000
4122 / 2В	AKIP	2 канала x 100 МГц	47000
190-062	Fluke	портативный 2 канала x 60 МГц	140 000
XDS3102A TS	Owon	сенсорный экран Wi-Fi, 2 канала, 100 МГц, 1 Гв / с, 12 бит	60 000
ОСУ-10А	Шанхайский МКП	аналог 1 канал 10 МГц	13000

Как подключить импортный осциллограф

необходимо внимательно прочитать руководство пользователя, подготовить рабочее место для устройства и качественно его заземлить.

Важно! Заземление гарантирует, что при работе с рамой не возникнет опасных электростатических зарядов, которые могут вызвать удар по руке.

Далее необходимо определить точки снятия сигнала, нулевую линию, переключить щупом их аттенюатором (при неизвестных уровнях сигнала установить максимальную амплитуду). Включите прибор, дайте ему прогреться, установите нужные режимы и снимите измерения. Снимите показания, повторите измерения несколько раз.

История

Сложность создания осциллографа заключалась в том, что записывающие части ранних инструментов имели большую инерцию. Улей Дадделл справился с этим. В 1897 году он применил зеркальный измерительный элемент. Так было создано устройство светового луча. В качестве приемника использовалась светочувствительная пластинка. На нем был записан сигнал. Только изобретение ЭЛТ Карлом Брауном позволило Джонатану Ценнеку сканировать внутри него горизонтально. Таким образом, в 1899 году появился прибор, похожий на современные осциллографы. Уже в 30-х годах следующего века Владимир Зворыкин сделал шаг вперед в этой области, создав свой кинескоп, который оказался более надежным.

Часто задаваемые вопросы

Fluke — один из ведущих в мире портативных цифровых осциллографов

Вопрос № 1. Какая полоса пропускания считается оптимальной при выборе осциллографа?

Полоса пропускания прибора должна немного превышать максимальную частоту измеряемых сигналов. Например: при максимальной частоте сигнала 80 МГц рекомендуется выбирать модель с полосой пропускания 100 МГц.

Вопрос № 2. Гарантирует ли стоимость осциллографа лучшую производительность?

Не всегда. При выборе в первую очередь следует подумать, нужна ли вам дорогая модель для ваших замеров. Ведь многие технические функции и «навороты» могут просто «сидеть без дела», потому что они не нужны.

Вопрос № 3. Устройство больше не может выполнять поставленные задачи из-за их сложности. Что делать? Купить новый?

Некоторые серии осциллографов от известных производителей позволяют в будущем увеличить полосу пропускания, то есть выполнить обновление. Для этого необязательно куда-то брать устройство, достаточно купить цифровой ключ и ввести код в соответствующем меню.

Вопрос № 4. Иногда аномалии бывают настолько преходящими, что осциллограф не может воспроизвести себя на экране. Как вы их находите?

Функция цифровой подсветки (люминофора) идеально подходит для обнаружения кратковременных аномалий, отображая на экране редко происходящие события другим цветом. Благодаря этому они хорошо видны на экране.

Вопрос № 5. Можно ли использовать недорогой прибор, который хорошо работает в лабораторных условиях, для более сложных задач с более сложным оборудованием?

Вряд ли. Цена по-прежнему во многом зависит от технических параметров осциллографа. Для решения более сложных проблем вам потребуется обновить имеющееся устройство (если возможно) или купить новое. Стоимость профессиональных осциллографов не может быть меньше 1500000 долларов. Читайте также статью: → «Методы измерения сопротивления заземления, применяемые приборы ».

Соединительные шнуры и входы

Как пользоваться сварочным аппаратом

работа с осциллографом невозможна без специальных соединительных кабелей, используемых для вывода сигнала из определенной точки контролируемой электронной схемы. Каждый из них требуется для подключения к тому или иному входному разъему, имеющему определенное функциональное назначение. В комплект современного осциллографа может входить несколько таких разъемов, предназначенных для работы с разными схемами. С противоположной стороны они подключаются к специальному коаксиальному разъему, расположенному в нижней части панели управления.

Дополнительная информация. В различных моделях электронных устройств усилитель и развертка способны обрабатывать сигналы с частотами от одного до сотен мегагерц.

Однако для их обработки необходимы ВЧ-кабели (иногда их еще называют «клеммами»). Единственным исключением являются низкочастотные (НЧ) устройства, предназначенные для обработки сигналов с частотами до 1 МГц, где можно использовать простые провода (без оплетки).

понятно, что двухлучевой осциллограф должен содержать в своем комплекте пару таких кабелей, подключенных к двум разным разъемам (они обозначены как «Вход 1» и «Вход 2»). Иногда для внешней синхронизации развертки можно подключить к устройству другой «конец», который подключается к входному разъему под обозначением «Синхронизация».

Классификация и виды

Осциллографы бывают двух основных типов:

• аналог — приборы для измерения средних сигналов;
• цифровой — устройства преобразуют полученное значение измерения в «цифровой» формат для дальнейшей передачи информации.

По принципу действия существует следующая классификация:

1. Универсальные модели.
2. Специальное оборудование.

Наиболее популярны универсальные устройства. Эти осциллографы используются для анализа различных типов сигналов:

• гармонический;
• одиночные импульсы;
• импульсные пакеты.

Универсальные устройства рассчитаны на самые разные электрические устройства. Они позволяют измерять сигналы в диапазоне нескольких наносекунд. Погрешность измерения 6-8%.

Осциллографы общего назначения делятся на два основных типа:

• моноблок: имеют общую специализацию измерений;
• со сменными блоками — адаптируются к конкретной ситуации и типу устройства.

Для конкретного типа электрооборудования разрабатываются специальные устройства. Итак, есть осциллографы для радиосигнала, телевещания или цифровой техники.

Универсальные и специальные устройства делятся на:

• высокоскоростной: используется в высокоскоростных устройствах;
• storage — устройства, хранящие и воспроизводящие ранее сделанные индикаторы.

При выборе устройства необходимо внимательно изучить классификации и типы, чтобы приобрести устройство для конкретной ситуации.

Как правильно настроить осциллограф?

Способы усиления сигнала

Осциллографы всех типов и марок оснащены регулятором сигнала, с помощью которого изменяется масштаб изображения, отображаемого на экране. Например, если вы установите шкалу напряжения на 1 В для 1 ячейки и построите экран высотой 10 ячеек, вы не заметите сигнал, передающий напряжение 30 В. И в противном случае для отображения формы волны при низком напряжении вам потребуется для увеличения.

Совет № 2. Чтобы исключить «невидимость» сигнала, необходимо построить шкалу по измеренным значениям.

Принцип работы регулятора развертки

Принцип работы регулятора развертки аналогичен функции регулятора напряжения, только он выполняет действия с горизонтальной осью — осью времени, изменяя количество миллисекунд на ячейку. При уменьшении значения развертки можно более подробно изучить небольшие участки отображаемого на экране сигнала.

Для анализа цикличности сигнала значение развертки необходимо увеличить. Сигнал на экране будет «крутиться», и теперь его можно использовать для определения частоты, типа и других параметров.

Блок управления параметрами синхронизации

Осциллограмма выводится на экран до конца экрана, после чего изображение перезагружается. Поскольку график отображается с большой скоростью, на экране отображается движущееся изображение или что-то непонятное. Причина довольно проста: новые линии перекрывают уже показанные старые с неизбежным сдвигом как по вертикальной, так и по горизонтальной осям.

Для исключения непонятных входных сигналов используется блок управления параметрами синхронизации. Следовательно, если при изучении синусоидального сигнала мы примем синхронизирующее напряжение равным 0 В, его рисунок будет представлен начиная с этого значения напряжения и закончится только тогда, когда экран закончится. Впоследствии рендер будет повторять путь, пройденный только до следующего «нуля», показывая стабильное и однородное изображение. В этом случае все изменения напряжения станут четкими и сразу заметными.

В простейшем виде блок синхронизации снабжен двумя регулировочными элементами. Первый используется для изменения настроек пускового напряжения, второй — для выбора типа пуска. С помощью второго переключателя можно установить самый важный параметр: будет ли изображение запускаться, когда синусоидальная волна упадет до 0 В, или наоборот, когда она возрастет до нуля. В большинстве типов бытовых осциллографов положения регуляторов называются «передний» и «наклонный».

Более сложные модели имеют другие параметры синхронизации. Например, устройство может быть синхронизировано с неизмеряемым сигналом, с другими внешними сигналами, а также с сигналом из сети. Стабилизация этих параметров важна при измерении конкретных сигналов, цикличность которых невозможно измерить другими способами. Смотрите также статью: → «Способы проверки напряжения в розетке с помощью различных устройств ».

Устройство и основные технические параметры

Каждое устройство имеет ряд следующих технических характеристик:

1. Коэффициент возможной погрешности при измерении напряжения (для большинства устройств эта величина не превышает 3%).
2. Значение строки развертки прибора: чем выше эта характеристика, тем больше интервал времени наблюдения.
3. Функция синхронизации, содержащая: частотный диапазон, максимальные уровни и нестабильность системы.
4. Параметры вертикального отклонения сигнала с входной мощностью оборудования.
5. Значения переходной характеристики, показывающие время нарастания и выброс.

Помимо основных значений, перечисленных выше, осциллографы имеют дополнительные параметры в виде амплитудно-частотной характеристики, демонстрирующей зависимость амплитуды от частоты сигнала.

Цифровые осциллографы также имеют много внутренней памяти. Этот параметр отвечает за объем информации, которую может записать аппарат.

На что обратить внимание в Oscilloscope, ориентиры для выбора

Давайте взглянем на основы функций O-Scope, которые также послужат руководством для выбора надежной модели осциллографа.

Способы проверки осциллографа:

• встроенный генератор (Калибровка), он есть во всех цифровых моделях. Включите режим и посмотрите, есть ли синусоида. Если магазин специализированный, обязательно должен быть внешний генератор для тестирования;
• старые осциллографы со временем начинают крутиться, есть простой способ их проверить: взять эталонный источник, например, тот же аккумулятор на 1,5В;
• экран должен быть достаточной яркости, в луче не должно быть артефактов;
• прикоснитесь к щупу: фаза покажет синусоиду (хотя и с большими помехами), земля покажет ровную линию;
• через ПК, специальное ПО.

Полоса пропускания

Это минимальная и максимальная частоты, амплитуда, то есть диапазон, который может измерять прибор. Просто примите во внимание верхнюю строку; нижний рисуется всеми устройствами.

Частота дискретизации (Sampling rate)

Цифровые шаблоны. Этот параметр связан с предыдущим. Чем выше, тем лучше (например, Siglent SDS — 1 × 109). Это количество считываний в единицу времени определяет максимальную скорость без потерь на экране. Для устройств с несколькими каналами он может уменьшиться при активации всех (это необходимо учитывать при покупке).

По теореме Котельникова, часть discr должна в 2 раза превышать верхний кадр передачи, но на практике потребуется 4-5-кратное превышение. Выбор основан на этом. Пример для продукта с полосой пропускания до 200-800 МГц (важно учитывать параметр при использовании 2-х и более каналов).

Число каналов

Многие модели способны обрабатывать несколько сигналов вместе и одновременно отображать их по отдельности на мониторе. Обычно от 2 до 4. Иногда включение других каналов влияет на производительность. Среди двухканальных изделий желательно выбирать осциллограф, который позволит сравнивать исследуемые величины, вычисляя фазовые сдвиги. Три и более входов — это нормально, но иногда это слишком много для обычных занятий, цена устройства вырастет в разы.

Эквивалентная частота дискретизации

Когда реальной частоты диска не хватает, результирующее изображение реконструируется в нескольких последовательных размерах. Пример: анализ сигнала 200 МГц на модели с дисковой частотой. 1 миллиард выборок / сек. (1 Гвыб / с) — всего 5 измерений. По теории. Котельникову этого достаточно, но можно детализировать (алгоритмическим методом) и активировать опцию: будет не 1 Гвыб / с, а уже 2 Гвыб / с.

Глубина памяти

По-прежнему на цифровых моделях (DSO = осциллограф с цифровой памятью). Чем ниже скорость сканирования, тем точнее показания и тем больше значений прибор должен сохранить в памяти. Чем глубже память, тем лучше. Но иногда бывает и минус: при медленных измерениях прибор тормозит, выбирая товар, нужно поинтересоваться этим нюансом.

Обновление экрана

Чем чаще обновляется монитор, чем короче «мертвое время», необходимое для обработки полученной информации, тем быстрее обновляются осциллограммы. Больше шансов, что устройство демонстрирует тонкий артефакт. Однако это важно только для любителей электроники.

Максимальное входное напряжение (питание)

У любого устройства есть предел мощности, при превышении без дополнительных мер он просто сгорит, выйдет из строя. Необходимо учитывать параметры обслуживаемых цепей. Пример: max ex в режиме датчика 1: 1 — 40 В, в режиме 1: 10 — 400 В, т. Е. Уже опасно входить в цепь с напряжением 400 В или более без мер безопасности.

Измеряем напряжение

Чтобы уменьшить погрешность, поскольку наблюдение носит визуальный характер, рекомендуется, чтобы график занимал 80-90% площади монитора. При проведении измерений напряжения и частоты (есть временной интервал) вам необходимо установить регуляторы усиления и скорости развертки в крайнее правое положение.

Порядок действий

Напряжение измеряется по вертикальной шкале. Алгоритм:

1. Перед запуском замкните датчик сигнала на его заземляющий жгут (игла на «зажиме из крокодиловой кожи») или установите тумблер режима входа в положение «земля».
2. Покажет «пульс трупа», если нет, нужно сдвинуть смещение, стабилизацию и уровень — возможно изображение было скрыто, не запустилось.
3. Отрегулируйте шкалы, чтобы переместить полосу в ноль, и используйте ползунок вверх-вниз, чтобы установить развертку по горизонтали сетки, чтобы вы могли правильно рассчитать высоту осциллограммы. Если у вас старый или аналоговый осциллограф, дайте ему прогреться в течение 5 минут.
4. Устанавливаем предел измерения напряжения, рекомендуется брать с запасом, потом можно уменьшить.
5. На вход подается сигнал (либо его переключатель переводится в одно из рабочих положений). График появится на мониторе.
6. Проиллюстрируем процесс: на батарее 1,5 В, если коснуться заземляющей ветви щупа на его минусе, а сигнала — на плюсе, график скачет на 1,5 Вольта.

Чтобы найти высоту графика, переместите осциллограмму с помощью селектора так, чтобы метка, с которой рассчитывается амплитуда, находилась на центральной вертикали с размерами. Получаем чувствительность по отклонению — 1 В / дел, размер осциллографа. — 2,6 случая, а значит и амплитуда. = 2,6 В.

Ниже представлена ​​иллюстрация на аналоговом устройстве: 3,4 корпуса. — максимальное напряжение. На соседнем рисунке показан вертикальный масштаб. «Плавный» регулятор (часть с зеленой линией) находится в правом крайнем положении, линия тумблера чувствительности 0,5 В / дел. Масштабный множитель — × 10. Расчет напряжения:

Органы управления

На передней панели любого осциллографа расположены:

• регулировка яркости экрана;
• управление фокусировкой изображения;
• горизонтальное смещение;
• вертикальное смещение;
• контроллер лестницы развертки;
• регулятор входного делителя;
• вход сигнала;
• вход для внешней синхронизации;
• клемма заземления:
• кнопка управления вводом (открыто / закрыто);
• контроль синхронизации.

Передняя панель одноканального осциллографа

Все вышеперечисленное присутствует в любом однолучевом устройстве, для многоканальных устройств количество команд увеличивается пропорционально количеству каналов, в зависимости от модели могут быть добавлены новые функции. Цифровые модели имеют аналогичные элементы управления, дополненные возможностью выполнять математические вычисления и анализ сигналов.

Как выполняются измерения

Экран осциллографа разделен на небольшие ячейки, называемые делениями. В зависимости от устройства каждый квадрат будет равен определенной величине. Наиболее популярное обозначение — деление — 5 единиц. Также на некоторых устройствах есть ручка для управления масштабом графика, чтобы пользователям было удобнее и точнее проводить измерения.

Перед началом любого измерения подключите осциллограф к электрической цепи. Зонд подключается к любому из свободных каналов (если в устройстве более 1 канала) или к генератору импульсов, если он имеется в устройстве. После подключения на дисплее устройства появляются различные сигналы дисплея.

Если сигнал, получаемый устройством, прерывистый, проблема заключается в подключении зонда. Некоторые из них поставляются с миниатюрными винтами, которые необходимо затянуть. Также в цифровых осциллографах автоматическая фиксация положения решает проблему прерывистого сигнала.

Измерение тока

При измерении тока цифровым осциллографом необходимо выяснить, какой ток нужно наблюдать. Осциллографы имеют два режима работы:

• Постоянный ток («DC») для постоянного тока;
• Переменный ток («AC») для переменного.

Постоянный ток измеряется при активированном режиме «Постоянный ток». Датчики устройства должны быть подключены к источнику питания в прямом соответствии с полюсами. Черный крокодил сочетает меньше, красный — больше.

На экране устройства появится прямая линия. Значение по вертикальной оси будет соответствовать параметру постоянного напряжения. Сила тока может быть рассчитана по закону Ома (напряжение, деленное на сопротивление).

Переменный ток — это синусоида, потому что напряжение тоже переменное. Следовательно, его значение можно измерить только за определенный период времени. Параметр также рассчитывается по закону Ома.

Измерение напряжения

Чтобы измерить напряжение сигнала, вам понадобится вертикальная ось двухмерного линейного графика. По этой причине все внимание будет уделяться высоте формы волны. Поэтому перед тем, как приступить к наблюдению, необходимо настроить экран более удобным для измерения.

Затем переводим устройство в режим постоянного тока. Присоединяем щупы к схеме и наблюдаем результат. На дисплее прибора появится прямая линия, значение которой будет соответствовать напряжению электрического сигнала.

Измерение частоты

Прежде чем понять, как измерить частоту электрического сигнала, вы должны знать, что такое период, поскольку эти два понятия связаны. Период — это наименьший период времени, после которого амплитуда начинает повторяться.

период легче просматривать на осциллографе, используя горизонтальную ось времени. Вам просто нужно отметить, сколько времени требуется, чтобы линейный график начал повторять свое рисование. Точки соприкосновения с горизонтальной осью лучше рассматривать как начало периода и конец повторения одной и той же координаты.

Для более удобного измерения периода сигнала скорость сканирования снижена. В этом случае погрешность измерения не так велика.

Частота — это величина, обратно пропорциональная анализируемому периоду. То есть, чтобы измерить значение, вам нужно разделить одну секунду времени на количество периодов, которые происходят в течение этого периода. Результирующая частота измеряется в Герцах, стандарт для России — 50 Гц.

Измеряем сдвиг фаз

Иногда бывает, что фазы напряжения и тока расходятся (при прохождении через конденсаторы, индуктивность). С помощью двухканального осциллографа вы можете увидеть разницу.

Фазовый сдвиг покажет два движущихся процесса, их положение с флуктуациями. Измеряется не в единицах времени (по горизонтали), а в долях диапазона сигнала (угловые единицы). Одно и то же относительное расположение сигналов соответствует одному и тому же смещению и не зависит от периода и частоты. Следовательно, измерения более надежны при максимальном увеличении периодов на мониторе.

Основы использования осциллографов, анализаторов спектра и генераторов

Работа с осциллографом.
Все начинается с измерительного щупа!

Провод зонда коаксиальный. Центральная жила зонда — сигнальная, заземляющая оплетка (отрицательный или общий провод).

В некоторых пробниках, особенно современных осциллографах, внутри встроен делитель напряжения (1:10 или 1: 100), который позволяет измерять широкий диапазон напряжений. Перед выполнением измерений обратите внимание на положение тумблера на щупе, чтобы избежать ошибок измерения.

Осциллографы имеют внутренний генератор прямоугольных импульсов, сигнал которого подается на лицевую панель, на терминал «калибровка». Для регулировки компенсационной способности предусмотрен специальный калибровочный сигнал. Частота этого сигнала обычно составляет 1 кГц с размахом 1 В (размах). Датчик подключается к терминалу «калибровка» и настраивается для получения наиболее правильной формы сигнала.

Подключаем щуп к осциллографу.

Вход осциллографа может быть замкнутым или разомкнутым. Это позволяет подключать сигнал к усилителю Y напрямую или через конденсатор связи. Если вход разомкнут, на усилитель Y подаются как постоянный, так и переменный ток. Если только переменная замкнута.

Пример 1. Нам нужно увидеть уровень пульсации блока питания. Допустим, напряжение блока питания 12 вольт. Значение пульсации не может превышать 100 милливольт. На фоне 12 вольт рябь будет совершенно незаметной. В этом случае мы используем закрытый вход. Конденсатор фильтрует постоянное напряжение. Усилитель Y принимает только переменный сигнал. Теперь пульсацию можно усилить и проанализировать!

Ручка Gain масштабирует сигнал по оси Y. Определяет вертикальное деление ячейки в вольтах.

Ручка Duration масштабирует сигнал по оси X. Определяет значение горизонтального деления ячейки в секундах.

Пример 2. На основе значений, указанных этими перьями, и количества ячеек, занятых сигналом, можно определить временные параметры сигнала в секундах и его амплитуду в вольтах. На основе этих данных можно рассчитать длительность импульса, паузу, период и частоту сигнала.

Режим сканирования определяет поведение осциллографа. Есть три режима: AUTO, Normal и Single).

Автоматический режим позволяет захватывать изображения входящего сигнала, даже если условия запуска не выполняются. Осциллограф ожидает выполнения условий запуска в течение определенного периода времени и автоматически начинает запись, если требуемый сигнал запуска отсутствует.

В режиме ожидания осциллограф может записывать формы сигналов только при соблюдении условий запуска. Если эти условия не выполняются, осциллограф ожидает их появления, предыдущая осциллограмма сохраняется на экране, если записана.

В режиме однократного сбора данных после нажатия кнопки RUN / STOP осциллограф будет ожидать выполнения условий запуска. При запуске осциллограф выполнит однократный сбор данных и остановится.

Осциллограф поддерживает несколько запусков сканирования: запуск по фронту, запуск по срезу, запуск по произвольному фронту.

Уровень запуска — это значение напряжения, при котором осциллограф начинает рисовать сигнал.

Работа с анализатором спектра.

Существует общий метод исследования сигналов, который основан на разложении сигналов в ряд Фурье с использованием алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) для вычисления дискретного преобразования Фурье).

Этот метод основан на том, что всегда можно выбрать ряд сигналов с такими амплитудами, частотами и начальными фазами, алгебраическая сумма которых в каждый момент времени равна значению исследуемого сигнала.

Это позволяло анализировать спектр сигналов в реальном времени.

Исследуемый сигнал поступает на его вход. Анализатор выбирает последовательные интервалы («окна») из сигнала, в которых будет вычисляться спектр, и выполняет БПФ в каждом окне для получения амплитудного спектра.

Рассчитанный спектр отображается в виде графика зависимости амплитуды от частоты.

Чтобы получить более высокое разрешение по частоте, необходимо анализировать более длинные участки сигнала.

Скрипт CSS Андрея Шульгина

Итак, мы подошли к сути диагностики двигателя автомобиля. Для диагностики любого бренда это самый информативный скрипт. Показать характеристики форсунок, искры и сжатия в одном тесте. Для проведения этой проверки достаточно снять сигнал с датчика положения коленчатого вала и синхронизацию от искры первого цилиндра. Сложность может заключаться в привязке определенных брендов к DPKV, но это смягчается информацией, предоставляемой сценарием.

Порядок записи сигнала применительно к осциллографу USB Autoscope:

1. Подключить параллельно сигнальному щупу осциллографа к выходу ДПКВ
2. Если установлена ​​система зажигания DIS, установите датчик времени на первый цилиндр, отдельную катушку — используйте индукционный датчик.
3. Запустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу.
4. Включить скрипт CSS
5. Через 5-10 секунд постепенно увеличивайте скорость до 3000 и уменьшайте ее.
6. Через 5-10 секунд резко увеличьте обороты и погасите искру, оставив педаль акселератора полностью нажатой.
7. Остановить скрипт.

Анализ теста Андрея Шульгина

1. Нажмите кнопку «Запустить скрипт»
2. Задайте входную информацию для анализа: количество и порядок работы цилиндров, угол опережения зажигания с погрешностью ± 10°.
3. Разберем получившееся изображение.

Таблица сценариев CSS

• Минимум — пониженный КПД 3-х цилиндров 8.
• Низкая компрессия в 3-х цилиндрах.

Таким образом, за 5 минут можно найти причину «тройки» двигателя, не откручивая свечи зажигания и не замерив компрессию.

Порядок проведения теста эффективности на осциллографе Мотодок 3

Процедура удаления скрипта аналогична USB Autoscope: