オシロスコープは、電気回路の電流、電圧、周波数、および位相シフトを表示するデバイスです。このデバイスは、電気信号の時間と強度の比率を表示します。すべての値は、単純な 2 次元グラフを使用して表されます。
オシロスコープの目的
オシロスコープは、電子技術者や無線アマチュアが測定に使用します。
- 電気信号の振幅 - 電圧対時間比;
- 位相シフトを分析します。
- 電気信号の歪みを見る。
- 結果から電流の周波数を計算します。
オシロスコープは分析された信号の特性を示すという事実にもかかわらず、電気回路で発生するプロセスを識別するために使用されることがよくあります。オシログラムのおかげで、スペシャリストは次の情報を受け取ります。
- 周期信号の形状;
- 正と負の極性の値;
- 時間における信号変動の範囲。
- 正と負の半周期の期間。
このデータのほとんどは、電圧計で取得できます。ただし、数秒の頻度で測定を行う必要があります。この場合、計算のエラー率が高くなります。オシロスコープを使用すると、必要なデータを取得する時間を大幅に節約できます。
オシロスコープの操作
オシロスコープは、電子ビーム管で測定を行います。これは、分析された電流をビームに集束させるランプです。それは計器の画面に当たり、2 つの垂直方向に偏向します。
- 垂直 - 分析中の電圧を示します。
- 水平 - 経過時間を示します。
2 組の電子ビーム管板がビームの偏向を担っています。垂直になっているものは常に通電されています。これは、異なる極値を分散するのに役立ちます。正の引力は右に偏向し、負の引力は左に偏向します。したがって、計器の画面上の線は一定の速度で左から右に移動します。
また、水平プレートに作用する電流があり、それが実証ビーム電圧インジケータを偏向させます。プラスの電荷が上、マイナスの電荷が下です。そのため、オシログラムと呼ばれる線形の 2 次元グラフがデバイスのディスプレイに表示されます。
ビームが画面の左端から右端まで移動する距離をスイープと呼びます。水平線は測定時間に関与します。標準の線形 2 次元グラフに加えて、円形およびらせん状のスイープもあります。ただし、従来のオシログラムほど便利ではありません。
分類と種類
オシロスコープには、主に次の 2 種類があります。
- アナログ - 平均信号を測定するための装置。
- デジタル - デバイスは、測定値を「デジタル」形式に変換して、さらに情報を送信します。
動作原理によると、次の分類があります。
- ユニバーサルモデル。
- 特殊装置。
最もポピュラーな ユニバーサルデバイスです.これらのオシロスコープは、さまざまなタイプの信号を分析するために使用されます。
- 高調波;
- 単一の衝動;
- パルスパック。
ユニバーサル計器は、さまざまな電気機器用に設計されています。それらを使用すると、数ナノ秒の範囲で信号を測定できます。測定誤差は 6-8% です。
ユニバーサル オシロスコープは、主に次の 2 つのタイプに分類されます。
- モノブロック - 測定の一般的な特殊化があります。
- 交換可能なユニット付き - 特定の状況とデバイスのタイプに適合します。
特別なデバイスは、特定のタイプの電気機器用に設計されています。そのため、ラジオ信号、テレビ放送、またはデジタル技術用のオシロスコープがあります。
ユニバーサルデバイスと特殊デバイスは次のように分類されます。
- 高速 - 速効性のデバイスで使用されます。
- ストレージ - 以前に行われた測定値を保存および再現するデバイス。
デバイスを選択するときは、特定の状況に合わせてデバイスを購入するために、分類とタイプを慎重に検討する必要があります。
デバイスと基本的な技術パラメータ
各デバイスには、次の多くの技術的特徴があります。
- 電圧を測定する際に発生する可能性のある誤差の係数 (ほとんどのデバイスでは、この値は 3% を超えません)。
- デバイスのスイープ ラインの値 - この特性が大きいほど、観測の時間間隔が長くなります。
- 周波数範囲、最大レベル、およびシステムの不安定性を含む同期特性。
- 機器の入力容量による信号の垂直偏差のパラメータ。
- 立ち上がり時間とオーバーシュートを示す過渡応答の値。
上記の基本値に加えて、オシロスコープには、信号の周波数に対する振幅の依存性を示す振幅周波数応答の形で追加のパラメータがあります。
デジタル オシロスコープには、内部メモリ値もあります。このパラメーターは、ユニットが記録できる情報の量を決定します。
測定方法
オシロスコープの画面は、ディビジョンと呼ばれる小さな正方形に分割されています。楽器によっては、各正方形は特定の値に等しくなります。最も人気のある指定：1部門 - 5ユニット。また、一部の機器には、グラフのスケールを制御するノブがあり、ユーザーがより便利かつ正確に測定できるようになっています。
あらゆる種類の測定を開始する前に、オシロスコープを電気回路に接続する必要があります。プローブは、空いているチャネルのいずれかに接続されています (デバイスに複数のチャネルがある場合) またはパルス発生器 (デバイスにある場合) に接続します。接続後、異なる信号画像がデバイスのディスプレイに表示されます。
デバイスが受信した信号が急激な場合、問題はプローブの接続にあります。それらのいくつかは、締める必要があるミニチュアネジが装備されています。また、デジタル オシロスコープでは、自動ポジショニング フィクスチャが迷走信号の問題を解決します。
電流測定
デジタル・オシロスコープで電流を測定するときは、次のことを知っておく必要があります。 電流の種類 観察する必要がある電流のタイプ。オシロスコープには、次の 2 つの操作モードがあります。
- 直流の直流（「DC」）。
- 交流の交流（「AC」）。
DC 電流は、「直流」モードがオンのときに測定されます。装置のプローブは、極に直接対応して電源に接続する必要があります。黒いワニはマイナスに、赤いワニはプラスに接続されています。
デバイスの画面に直線が表示されます。縦軸の値は、DC 電圧パラメータに対応します。電流は、オームの法則 (電圧を抵抗で割った値) に従って計算できます。
電圧も交流なので、交流は正弦波です。したがって、その値は特定の期間でしか測定できません。パラメータもオームの法則を使用して計算されます。
電圧測定
信号電圧を測定するには、線形 2 次元グラフの垂直座標軸が必要です。このため、オシログラムの高さにすべての注意が払われます。したがって、観察を開始する前に、測定しやすいように画面を調整する必要があります。
次に、デバイスを DC モードに切り替えます。プローブを回路に接続し、結果を観察します。デバイスのディスプレイに直線が表示され、その値は電気信号の電圧に対応します。
周波数測定
電気信号の周波数を測定する方法を理解する前に、周期とは何かを理解する必要があります。これは、2 つの概念が相互に関連しているためです。 1 周期は、振幅が繰り返され始める最小の時間間隔です。
オシロスコープで周期を確認するには、水平の時間座標軸を使用すると簡単です。折れ線グラフがそのパターンを繰り返し始める時間間隔に注意する必要があります。期間の始まりは横軸との接点、同じ座標の繰り返しの終わりを考えると良いでしょう。
信号の周期をより便利に測定するには、掃引速度を下げます。この場合、測定誤差はそれほど大きくありません。
頻度は、分析期間に反比例する値です。つまり、値を測定するには、1 秒の時間を、この間隔中に発生する期間の数で割った値が必要です。結果の周波数はヘルツで測定され、ロシアの標準は 50 Hz です。
位相シフトの測定
位相シフトは、時間内の 2 つの振動プロセスの相互配置と見なされます。パラメータは信号周期の分数で測定されるため、周期と周波数の性質に関係なく、同じ位相シフトは共通の値を持ちます。
測定する前に最初に行うことは、どの信号が他の信号より遅れているかを調べ、パラメータの符号の値を決定することです。流れが進んでいる場合、角度シフト パラメータは負になります。電圧が進んでいる場合、値の符号は正です。
位相シフトの程度を計算するには、次のようにします。
- 期間の始まりの間のグリッド セルの数で 360 度を掛けます。
- 結果を信号の 1 周期が占める分割数で割ります。
- 負または正の記号を選択します。
画面に表示されるプロットが同じ色とスケールを持つため、アナログ オシロスコープで位相シフトを測定するのは不便です。この種の観測では、デジタル デバイスまたはデュアル チャネル機器のいずれかを使用して、別のチャネルに異なる振幅を配置します。
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