Структурно-функциональная схема осциллографа. Определение и обоснование номенклатуры метрологических характеристик, подлежащих поверке. Эталонные и вспомогательные средства поверки, внешний осмотр. Разработка методики поверки, оформление ее результатов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

20

Курсовая работа

Методика поверки цифрового осциллографа

Содержание

• Введение
• 1. Аналитический обзор средств измерений. Структурно-функциональная схема прибора
• 1.1 Цифровой запоминающий осциллограф
• 1.2 Цифровой осциллограф с программным управлением
• 1.3 Приставки к персональному компьютеру
• 2. Определение и обоснование номенклатуры метрологических характеристик, подлежащих поверке
• 3. Определение перечня операций, проводимых при поверке
• 4. Выбор и обоснование числовых значений поверяемых точек
• 4.1 Проверка диапазона коэффициентов отклонения и определение основной погрешности цифрового измерения напряжения между двумя маркерами
• 4.2 Проверка диапазона коэффициентов развертки, определение основной погрешности цифрового измерения временных интервалов между двумя маркерами
• 4.3 Определение параметров сигнала калибратора
• 4.4 Определение параметров переходной характеристики
• 4.5 Определение основной погрешности автоматического измерения размаха сигнала
• 4.6 Определение основной погрешности при автоматическом измерении периода
• 5. Выбор и обоснование эталонных и вспомогательных средств поверки
• 6. Разработка методики поверки
• 6.1 Введение
• 6.2 Операции поверки
• 6.3 Средства поверки
• 6.4 Требования к квалификации
• 6.5 Требования безопасности
• 6.6 Условия поверки и подготовка к ней
• 6.7 Проведение поверки
• 6.7.1 Внешний осмотр
• 6.7.2 Опробование осциллографа
• 6.8 Определение метрологических характеристик
• 6.9 Оформление результатов поверки
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение А

Введение

Поверка средств измерений (СИ) - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы и субъектами хозяйствования с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным требованиям. [1,5]

Цель поверки - установить:

находятся ли метрологические характеристики (МХ) поверяемого СИ в заданных пределах;

нет ли в поверяемом СИ неисправных или недостаточно надежных деталей, узлов или блоков, которые могут стать причиной недопустимых изменений МХ или выхода СИ из строя.

Таким образом, суть поверки:

поверка - это одна из форм государственного или ведомственного метрологического контроля;

цель поверки - установить соответствие СИ метрологическим и техническим требованиям, установленным в нормативных документах (НД) и признание СИ годным к применению;

поверка проводится опытным путем по официально утвержденным методикам поверки;

поверку проводят лица, аттестованные в качестве поверителей в порядке, установленном ГосСтандартом;

если результаты поверки положительные, то на СИ и/или НД наносится оттиск поверительного клейма и/или выдается свидетельство о поверке, а если результаты отрицательные - СИ бракуется и выдается извещение о его непригодности с указанием причин.

В зависимости от целей и назначения результатов виды поверки классифицируются по следующим признакам:

1. В зависимости от того, какой метрологической службой она проводиться: государственная и просто "поверка";

2. В зависимости от этапа работы СИ поверка может быть: первичная, периодическая и внеочередная;

3. В зависимости от характера проведения поверка подразделяется на инспекционную и экспертную.

Особенностью же разработки методик поверки для цифровых осциллографов является, во-первых - принадлежность данных приборов к цифровым, что вносит свои специфические особенности, во-вторых - универсальность осциллографа, то есть его способность к измерению достаточно большого количества параметров электрического сигнала, каждый из которых должен быть подвержен проверке.

1. Аналитический обзор средств измерений. Структурно-функциональная схема прибора

Развитие техники точного осциллографирования привело к созданию универсального осциллографа нового типа - цифрового осциллографа (ЦО), являющегося еще одним примером ЦИП. Исследуемый аналоговый сигнал преобразуется с помощью АЦП в коды, которые далее запоминаются в дискретной памяти, реализуемой с помощью оперативного запоминающего устройства (ЗУ). Благодаря этому значительно упрощается задача измерения и обработки параметров сигнала, обеспечивается осциллографирование однократных сигналов и появляется возможность полностью автоматизировать процесс исследования формы сигналов и измерения их параметров. В самом общем виде структурная схема ЦО показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Обобщенная структурная схема ЦО

Как видно из рисунка 1, управление работой ЦО осуществляется тактовыми импульсами УУ. В АЦП реализуется кодоимпульсный метод преобразования при развертывающем уравновешивании с равномерно ступенчатым изменением компенсирующего напряжения. Благодаря этому имитируется временная развертка осциллографа.

Оперативное ЗУ позволяет запомнить весь массив мгновенных значений U (t), поступающих в виде кодов с АЦП, а также необходимую служебную информацию. Скорость записи в ЗУ и его емкость оказывают существенное влияние на быстродействие и метрологические характеристики ЦО.

Особо следует остановиться на видах визуальных индикаторов (ВИ), применяемых в ЦО. Они подразделяются на две группы: ЭЛТ и матричные индикаторные панели (МИП). При использовании ЭЛТ необходимы дополнительные ЦАП, преобразующие коды ЗУ в напряжение сигнала U (t), поступающее на пластины Y, и напряжение развертки, подаваемое на пластины X ЭЛТ. Необходимость в ЦАП отпадает, если перейти к МИП - плоским матричным экранам, дискретность которых естественным образом согласуется с дискретной формой представленной информации. Кроме того, применение МИП снижает габариты и массу ЦО, устраняет источники высокого напряжения и резко сокращает число органов управления экраном. В настоящее время также широко применяются жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) и их сенсорные разновидности, позволяющие сократить количество органов управления на передней панели приборов.

В последнее время на практике успешно применяются цифровые осциллографы [7], в которых входные аналоговые сигналы преобразуются с помощью параллельного или параллельно-последовательного (смешанного) АЦП в коды, записываемые в цифровое запоминающее устройство, где они хранятся необходимое для исследования время. Для получения изображения на экране осциллографа коды считываются с запоминающего устройства. При этом исследуемый сигнал может отображаться как на экране электронно-лучевой трубки, так и на плоском матричном экране, выполненном на жидких кристаллах или светодиодах.

Простейшая структурная схема цифрового осциллографа представлена на рисунке 2. Мгновенные значения исследуемого сигнала, поступающего со входа Y через входное устройство ВУ на АЦП, в определенные моменты времени, задаваемые тактовым генератором ТГ, преобразуются в цифровые коды и запоминаются в цифровом запоминающем устройстве ЗУ. Далее эти коды поступают в отображающее устройство ОУ, где на их основе вырабатываются сигналы, управляющие вертикальным перемещением световой точки на экране.

Рисунок 2 - Простейшая структурная схема цифрового осциллографа

В те же моменты времени формирователем нарастающего кода ФНК вырабатывается код, равномерно нарастающий по времени. Он также поступает в отображающее устройство, где преобразуется в сигнал, управляющий горизонтальным перемещением световой точки на экране. Этот процесс имитирует временную развертку осциллографа.

Источник опорного напряжения ИОН вырабатывает определенные значения напряжений, которые поступают на входы компараторов АЦП, задавая их уровни срабатывания, соответствующие уровням квантования.

Если в качестве дисплея используется экран электронно-лучевой трубки, то коды, соответствующие мгновенным значениям исследуемого сигнала и временной развертке, преобразуются в цифроаналоговых преобразователях в напряжения, подаваемые, соответственно, на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины трубки. Если дисплеем является матричный экран, то указанные коды преобразуются в позиционные, которые выбирают одну из строк и один из столбцов матричной панели, на пересечении которых возникает светящаяся точка.

Функциональные возможности цифровых осциллографов значительно шире, чем возможности аналоговых. Они позволяют получать в цифровой форме многие параметры исследуемого сигнала, реализовывать его дифференциальную, интегральную или спектральную характеристики и т.п., автоматизировать процесс измерения, управлять им дистанционно и т.д. На экране помимо осциллограмм в цифровой форме отображаются коэффициент отклонения (чувствительность по вертикали) и длительность развертки. Кроме того, применение матричных экранов уменьшает габариты цифровых осциллографов и делает их более безопасными с точки зрения охраны труда, поскольку...