オシロスコープは、電気回路の電流強度、電圧、周波数、および位相シフトを示すデバイスです。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示されます。
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オシロスコープとは何ですか？
オシロスコープは、電子機器やアマチュア無線で以下を測定するために使用されます。
- 電気信号の振幅-電圧と時間の比率。
- 位相シフトを分析します。
- 電気信号の歪みを参照してください。
- 結果に基づいて、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よく使用されます。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;
- 正極性と負極性の値;
- 時間内の信号変化の範囲;
- 正と負の半サイクルの期間。
この情報のほとんどは、電圧計で取得できます。ただし、その後、数秒の頻度で測定を行う必要があります。同時に、計算エラーの割合が大きくなります。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。
オシロスコープの動作原理
オシロスコープは、ブラウン管を使用して測定を行います。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。デバイスの画面に当たり、2つの垂直方向にずれます。
- 垂直-調査中の電圧を示します。
- 水平-経過時間を示します。
2対のブラウン管プレートがビームの偏向を担っています。垂直に配置されているものは常に通電されています。これは、極性値を分散するのに役立ちます。正の引力は右にずれ、負の引力は左にずれます。したがって、計器画面の線は一定の速度で左から右に移動します。
電流は水平プレートにも作用し、ビーム電圧インジケーターを偏向させます。正電荷は増加し、負電荷は減少します。そのため、デバイスのディスプレイには、オシログラムと呼ばれる線形の2次元グラフが表示されます。
ビームが画面の左端から右端まで移動する距離は、スイープと呼ばれます。水平線は測定時間を担当します。標準の2D折れ線グラフに加えて、円形およびらせん状のスイープもあります。ただし、それらを使用することは、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2つのタイプがあります。
- アナログ-平均信号を測定するためのデバイス。
- デジタル-デバイスは、受信した測定値を「デジタル」形式に変換して、さらに情報を送信します。
行動原則によれば、次の分類があります。
- ユニバーサルモデル。
- 特殊装置。
最も人気のある 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;
- インパルスパック。
ユニバーサルデバイスは、さまざまな電気デバイス用に設計されています。それらはあなたが数ナノ秒の範囲で信号を測定することを可能にします。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2つのタイプに分けられます。
- モノブロック-共通の測定専門分野を持っています。
- 交換可能なブロックを使用-特定の状況とデバイスのタイプに適応します。
特定の種類の電気機器用に特別な装置が開発されています。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けられます。
- 高速-高速デバイスで使用されます。
- メモリ-以前に作成されたインジケータ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、特定の状況に対応するデバイスを購入するために、分類とタイプを注意深く検討する必要があります。
デバイスと主な技術パラメータ
各デバイスには、次の技術的特性がいくつかあります。
- 電圧測定時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）。
- デバイスベースラインの値-この特性が大きいほど、観察期間が長くなります。
- 同期特性。これには、周波数範囲、最大レベル、およびシステムの不安定性が含まれます。
- 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ステップ応答値。
上記の基本値に加えて、オシロスコープには、振幅の信号周波数への依存性を示す振幅周波数特性の形式で、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も多くの内部メモリがあります。このパラメーターは、デバイスが記録できる情報の量を担当します。
測定方法
オシロスコープの画面は、分割と呼ばれる小さなセルに分割されています。デバイスに応じて、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、一部のデバイスには、グラフのスケールを制御するためのノブがあり、ユーザーが測定を行うのがより便利で正確になります。
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。プローブは任意の空きチャネル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、デバイスで使用可能な場合はパルスジェネレータに。接続後、本機のディスプレイに各種信号画像が表示されます。
デバイスが受信する信号が断続的である場合、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ションが断続的な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、どれを見つける必要があります 電流の種類 観察する必要があります。オシロスコープには、次の2つの動作モードがあります。
- 直流の場合は直流（「DC」）。
- 変数の交流（「AC」）。
直流は「直流」モードを有効にして測定されます。デバイスのプローブは、極に直接一致して電源に接続する必要があります。黒のワニがマイナスに加わり、赤のワニがプラスに加わります。
デバイスの画面に直線が表示されます。縦軸の値は定電圧パラメータに対応します。電流強度は、オームの法則（電圧を抵抗で割ったもの）に従って計算できます。
電圧も可変であるため、交流は正弦波です。したがって、その値は特定の期間にのみ測定できます。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
信号の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、波形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、測定のために画面をより便利に調整する必要があります。
次に、デバイスをDCモードに移行します。プローブを回路に取り付け、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、これら2つの概念は相互に関連しているため、周期とは何かを知っておく必要があります。 1周期は、振幅が繰り返され始める最小の周期です。
水平時間軸を使用すると、オシロスコープで周期を確認しやすくなります。折れ線グラフがそのパターンを繰り返し始める時間の後に注意する必要があるだけです。期間の始まりを横軸との接触点、同じ座標の繰り返しの終わりと見なす方がよいでしょう。
信号の周期をより便利に測定するために、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、分析された期間に反比例する値です。つまり、値を測定するには、1秒の時間をこの期間中に発生した期間の数で割る必要があります。結果として得られる周波数はヘルツで測定され、ロシアの標準は50Hzです。
位相シフト測定
位相シフトが考慮されます-時間内の2つの振動プロセスの相対位置。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、同じ位相シフトに共通の値があります。
測定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てから、パラメータの符号値を決定することです。電流が進んでいる場合、角度シフトパラメータは負です。電圧が先行している場合、値の符号は正です。
位相シフトの程度を計算するには、次のことを行う必要があります。
- 360度に、期間の開始間のグリッドセルの数を掛けます。
- 結果を1つの信号周期が占める除算数で除算します。
- 負または正の符号を選択してください。
画面に表示されるグラフの色と縮尺が同じであるため、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2チャネルデバイス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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