Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Наладка устройств электроснабжения напряжением выше 1000 В

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Цифровые осциллографы.

Общие сведения.

В современной практике осциллографирования предпочтение отдаётся цифровым регистраторам. По конструкции они имеют много общего с цифровыми измерительными приборами, но, предназначенные для регистрации переменных параметров, отличаются более высокими показателями быстродействия и памяти, а также большей точностью измерения параметров сигнала по сравнению с электронными осциллографами. Последнее объясняется тем, что измерение производится непосредственно на входе цифрового осциллографа, тогда как при прохождении сигнала через канал вертикального отклонения электронного осциллографа вносится существенная ошибка. Информация, хранящаяся в памяти осциллографа, может быть выведена на печать. Сочетание цифрового осциллографа с микропроцессором позволяет определять действующее или среднее значение сигнала и даже отображать на экране преобразование Фурье (представление несинусоидального периодического сигнала в виде суммы гармонических составляющих, или гармоник, - синусоидальных сигналов основной частоты и кратных ей; выполняется при помощи специального алгоритма цифровой обработки сигнала, называемого «быстрым преобразованием Фурье»).

Поступающий на вход аналоговый сигнал обрабатывается (усиливается или ослабляется, фильтруется и т.п.), затем производится его квантование и дискретизация. Под термином дискретизация обыкновенно понимают замену текущего времени отдельными его значениями, а под квантованием - замену бесконечного числа значений непрерывного сигнала конечным числом его мгновенных значений (цифровых кодов), соответствующих выбранным при дискретизации моментам времени. Такая замена называется аналоге - цифровым преобразованием (АЦП). Результаты АЦП хранятся в запоминающем устройстве.

Наиболее часто применяется равномерная дискретизация, при которой интервал времени между соседними отсчётами (шаг дискретизации) остаётся постоянным в продолжение интервала регистрации. Значение шага Тд, или частоты дискретизации Рд= 1/Тд, может задаваться пользователем. Если, например, задан шаг дискретизации Тд = 50 мкс, то частота должна быть = 20 кГц. Чем меньше шаг, т.е. чем больше частота дискретизации, тем точнее будет воспроизводиться непрерывный сигнал посредством АЦП, но при этом быстрее будет заполняться память.

Чтобы не повышать чрезмерно частоту, прибегают к способу так наз. эквивалентной дискретизации, сущность которого заключается в следующем. Если, не изменяя частоты, сместить точки дискретизации (или выборки) на некоторый промежуток времени, например, на полшага, то число таких точек удвоится, а если выполнить три прохода развёртки, то это число увеличится в три раза и т.д. Обычно выполняется от 10 до 40 проходов. Для восстановления непрерывного сигнала в графическом виде часто применяется точечный способ, дающий удовлетворительное изображение при разрешающей способности экрана 2 точки/мм и выше.

Интервал регистрации начинается с запуска. Внутренний запуск может производиться по заданному моменту времени, по определённым параметрам входного сигнала или скорости их изменения, а также по сочетанию этих признаков, например: время 08:00, амплитуда не ниже 150 В, скорость изменения более 0,1 В/с. Окончание интервала также может быть задано по времени (или/и другим условиям), но в этом случае необходимо убедиться, что память не будет переполнена. Максимальная длительность интервала регистрации определяется соотношением Тр = ТДУМ, где VM - максимальный объём памяти. Если, к примеру, выбран шаг дискретизации Тд = 1 мс при объёме памяти VM = 1000 слов, то интервал регистрации не должен быть больше 1 с, иначе дальнейшая информация (свыше 1000 слов) не будет зарегистрирована.

Специфической особенностью цифровых осциллографов, в отличие от аналоговых, является возможность предзапуска и послезапуска. Режим предзапуска позволяет записать входной сигнал в период, непосредственно предшествующий моменту запуска, и выявить, например, причины возникновения аварийной ситуации. Полученные цифровые данные о сигнале хранятся в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Глубина (длительность) предзапуска задаётся либо в единицах времени, либо в процентах объёма ОЗУ. В режиме послезапуска интересующая наблюдателя часть сигнала записывается спустя некоторое время после момента запуска, что позволяет избежать загрузки памяти излишними данными.

Помимо графического изображения, можно вызвать на экран числовые характеристики сигнала, измерить период гармонического сигнала, амплитуду и длительность фронта импульса и др. Точность таких измерений, определяемая работой канала АЦП, довольно высока: предельные относительные погрешности составляют обычно (0,1... 1,0)%. Обеспечивается также возможность растяжки изображения сигнала по одной или обеим осям, что позволяет рассмотреть интересующий оператора участок осциллограммы в увеличенном масштабе.

В ряде случаев требуется получать данные обработки осциллограмм одновременно с их получением - в так называемом режиме реального времени (on-line, онлайн), например в случае управления реальными процессами. В практике осциллографиро- вания чаще всего отсутствует необходимость срочной обработки входных данных, и тогда она проводится в режиме нереального, относительного времени.

Среди разного рода цифровых регистраторов следует отметить ещё так называемые мини-логгеры - миниатюрные, сравнительно простые и дешевые, но тем не менее в большинстве случаев пригодные для целей электрических измерений. Накопленные в них цифровые данные по окончании измерений передаются в компьютер для наблюдения и обработки.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>