www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Koherencja i częstotliwość Dopplerowska

Pomiary przy użyciu oscyloskopu

Rysunek 1: Promiennik katodowy 8LO4I starego oscyloskopu

Rysunek 1: Promiennik katodowy 8LO4I starego oscyloskopu

Pomiary przy użyciu oscyloskopu

Jak sama nazwa wskazuje, oscyloskop jest używany do uwidocznienia (elektrycznych) oscylacji.

Urządzenia starszej generacji używały do tego celu katodowej lampy elektronowej. W probówce tej wiązka elektronów została ugięta i uderzyła w ekran luminescencyjny (luminescencja: pochłanianie energii w materii z późniejszą reemmisją w zakresie widmowym widzialnym). W oscyloskopie z promieniem katodowym energia kinetyczna elektronów jest zamieniana na głównie zielonkawe światło. Odchylenie to może być wykonane zarówno przy użyciu pola elektrycznego jak i magnetycznego. W oscyloskopie z promieniem katodowym, wiązka elektronów jest odchylana w funkcji sygnału pomiarowego, jej natężenie pozostaje stałe.

Rysunek 2: Nowoczesny oscyloskop R&S®RTC1000 z płaskim panelem wyświetlacza
(Mit freundlicher Genehmigung von Rohde & Schwarz)

Rysunek 2: Nowoczesny oscyloskop R&S®RTC1000 z płaskim panelem wyświetlacza
(Mit freundlicher Genehmigung von Rohde & Schwarz)

Bardziej nowoczesne oscyloskopy wykorzystują płaski ekran, podobny do komputera. W urządzeniu pracuje również procesor, który generuje żywy obraz z sygnału pomiarowego. Jego funkcje są określane przez oprogramowanie używane w przyrządzie. To również czyni te nowoczesne oscyloskopy bardziej uniwersalnymi.

Prawie każdy oscyloskop oferuje następujące dwa tryby pracy: tryb normalny i tryb X-Y.

Normalne działanie
Normalbetrieb

Rysunek 3: Oscyloskop w normalnej pracy

W tym trybie pracy wiązka elektronów przesuwa się równomiernie z lewej do prawej strony. Czas trwania jednego przejścia można ustawić od kilku mikrosekund do sekund. Pionowe położenie wiązki jest kontrolowane przez badany sygnał: położenie na ekranie jest wprost proporcjonalne do chwilowej wartości napięcia wejściowego. Współczynnik proporcjonalności, tj. zakres napięcia wyświetlany na ekranie, może być regulowany w zakresie od miliwoltów do woltów. Otrzymany obraz na ekranie jest czasową reprezentacją napięcia wejściowego (diagram czasowo-napięciowy).

Jeżeli sygnał pomiarowy jest okresowy (np. sinusoidalny lub impulsowy), może być zsynchronizowany z poziomym ruchem wiązki elektronów.

Aby to zrobić, wiązka może odczekać na lewym końcu ekranu, aż zostanie wygenerowany sygnał wyzwalający („trigger” oznacza „wyzwalacz” w języku angielskim). W przypadku wyzwalania wewnętrznego, sygnał wyzwalający generowany jest poprzez porównanie napięcia pomiarowego z poziomem wyzwalania, stałym, regulowanym napięciem: jeżeli znak ich różnicy zmienia się z - na + (lub odwrotnie, w zależności od ustawienia), następuje wyzwolenie. Tutaj minus i plus odpowiadają pewnemu napięciu (np. 0 V i 5 V). Nie ma znaczenia, czy sygnał wyzwalający pojawia się kilka razy podczas jednego przejścia. Jeżeli natomiast sygnał wyzwalający zostanie wyzwolony kilkakrotnie w ciągu jednego okresu, występuje nakładanie przesunięte fazowo. Alternatywnie do wyzwalania wewnętrznego, sygnał wyzwalający może być również dostarczany z zewnątrz, jest to tzw. wyzwalanie zewnętrzne.

Operacja X-Y
Lissajousfigur

Rysunek 4: Lissajous figure

W trybie X-Y wiązka jest sterowana zarówno w kierunku X (poziomym), jak i Y za pomocą jednego sygnału pomiarowego. Dzięki temu sygnał może być traktowany jako funkcja innego sygnału (np. wykres prądowo-napięciowy). Ponownie, zakres wyświetlania może być regulowany niezależnie w obu kierunkach. W tym trybie nie ma żadnego wyzwalania. Oprócz już wymienionych ustawień można regulować bezwzględną pozycję obrazu na ekranie (przesunięcie X i Y) oraz ogniskowanie wiązki lub zmianę jej intensywności.

Jeżeli na wejściu X i Y zostaną przyłożone dwa napięcia sinusoidalne, powstaje tzw. figura Lissajous. Jeśli oba napięcia sinusoidalne mają dokładnie tę samą częstotliwość, na ekranie rysowana jest tylko prosta linia przekątna. Jeśli występują różnice w częstotliwości, tworzona jest figura podobna do tej pokazanej na rysunku 4. W epoce, gdy analizatory widma i liczniki częstotliwości jeszcze nie istniały, był to sposób na przykład na porównanie częstotliwości. Bardzo ciekawe zastosowanie, ale całkowicie straciło na znaczeniu w praktyce pomiarowej.


Sponsors: