在电路维护和检测中,我们常需要借助仪器仪表。那么,常用仪器仪表有哪几种呢?它们的结构如何?操作方法有什么规范呢?
知识目标:
理解双踪示波器的结构及操作
理解函数信号发生器的结构及操作
职业素养目标:
养成严谨科学的工作态度
养成团队协作精神
培养创新意识及创新能力
养成严谨认真的学习态度
常用的仪器仪表有很多种,如万用表、双踪示波器、函数信号发生器、电工表、兆欧表等。下面主要介绍双踪示波器、函数信号发生器的结构和操作方法。
双踪示波器(图1-66)是一种应用非常广泛的电子测量仪器,它能更加准确地展现出人们肉眼看不到的电现象的变化。技术瞬息万变,双踪示波器的最新应用也层出不穷。
图1-66 双踪示波器
双踪示波器即将电压信号转化为可见的光信号投影在显示屏上的装置。双踪示波器具有两路输入端,可同时接入两路电压信号进行显示。在示波器内部,将输入信号放大后,使用电子开关将两路输入信号轮换切换到示波管的偏转板上,使两路信号同时显示在示波管的屏面上,便于进行两路信号的观测比较。
双踪示波器主要是由示波管、放大器、扫描和触发系统、电源4个部分组成。
其中示波器的显示系统中的显示器件是阴极射线管,缩写为CRT。阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统,称为电子枪。电子枪向屏幕发射电子,电子经聚焦形成电子束,并打在屏幕中心的一点上。由于屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就发出光。
电子枪被灯丝加热后发射电子,聚焦极将电子枪发射的电子聚焦为极细的电子束,使波形显示清晰。加速极上加有较高的正电压,吸引电子脱离电子枪高速运动;显示屏上加有极高的正电压,吸引电子撞击在显示屏面上,使显示屏面涂的荧光材料发光。垂直偏转板和水平偏转板上加有偏转电压,偏转电压的极性和幅值控制电子束撞击显示屏面的位置。当偏转电压跟随输入信号变化时,就可以使电子束在屏面上“画”出信号波形。
以图1-66(b)所示的SR-8型双踪示波器为例来介绍它的使用方法和使用注意事项。使用方法如下:
(1)时基线的调节
将示波器的控制件调至适当位置。如看不到光迹,判断光迹偏离方向,然后松开按键,把光迹移至荧光屏中心位置。
(2)聚焦和辅助聚焦调节
聚焦调节旋钮用于调节光迹的聚焦(粗细)程度,使用时以图形清晰为佳。把光点或时基线移至荧光屏中心位置,然后调节聚焦及辅助聚焦,使光点或时基线最清晰。
(3)输入信号的连接
以显示校准信号(1 V1 000 Hz方波)为例,用同轴电缆将校准信号接入YA通道, YA通道的输入耦合开关置于“ AC”位置,根据输入信号的幅度调节旋钮的位置,灵敏度开关(V/ div)置于“0.2”挡,并将其微调旋至满度的校准位置上,触发方式置于“自动”。将旋钮指示的数值(如0.2 V/ div,表示垂直方向每格幅度为0.2 V)乘以被测信号在屏幕垂直方向所占格数,即得出该被测信号的幅度,此时,荧光屏上应显示出约5 div的矩形波。
调节扫描速度,应根据输入信号的频率调节旋钮的位置,将该旋钮指示数值(如0.5 ms/ div,表示水平方向每格时间为0.5 ms),乘以被测信号一个周期占有格数,即得出该信号的周期,也可以换算成频率。
(4)高频探头的使用
在使用高频探头测量时,输入阻抗提高到10 MΩ,但同时也引进10 ∶ 1的衰减,使测量灵敏度下降到未使用高频探头的1 /10。所以在使用高频探头测量电压时,被测电压的实际值应是荧光屏上读数的10倍。在使用高频探头测量快速变化的信号时,必须注意探头的接地点应选择在被测点附近。
(5)交替和断续的选择
第一,“交替”显示方式的特点是:扫描周期要比被测信号周期长,即扫描频率要比信号频率低,否则就无法观测到完整的一个周期的波形。在双踪示波器使用中若采用这种显示方式在采用低速扫描时,会产生明显的闪烁现象,甚至可以看出两个通道的转换过程。因此,“交替”显示方式不适用于观测频率较低的信号。
第二,“断续”显示方式的特点是:电子开关频率要比扫描频率高得多,否则当者频率相近时,波形将产生明显的间断现象。因此,在双踪示波器使用过程中“断续”显示方式不适用于观测频率较高的信号。
第三,“交替”或“断续”显示方式的触发都应选择“内触发”,因为采用这两种显示方式所显示的波形都是经多次扫描形成的,只有取用被测信号本身做触发信号,才能做到每次扫描起点一致,也才能保证所显示的波形稳定。对两个信号做一般比较时,如观测频率、幅度、波形失真等,采用上述“内触发”方式是可以的,但是,当涉及这两个信号之间的相位关系及时间关系时,因为触发信号是有极性的,所以只能采用其中一个通道的信号作为触发信号,这样就有了一个统一的时间标准,相位关系就能如实地显示出来(图1-67)。例如, SR-8型双踪示波器的“拉-YB”拉出后,扫描的触发信号即取自YB通道的输入信号。两个输入信号中,选哪一个信号作为触发信号,就应把该信号从YB输入端输入。还应注意,使用双踪示波器观测脉冲信号时,触发方式开关应置“常态”。
①开机之前检查供电电源是否跟双综示波器要求的电源一致及接地状况,然后再检查它的各个外部操作部件是否完好。
②使用示波器时,辉度不宜设置过亮,且光点不能长期停在某点,无操作时最好将辉度调暗。
③调聚焦时,宜采用光点聚焦,不宜采用扫描线聚焦,为了后续的电子束能较好地在X、Y轴聚拢。
图1-67 测量中的示波器
④输入电压幅值不能超过其允许值,信号线连接,注意防干扰。可采用屏蔽线或高频同轴电缆及合理选用探头。
⑤示波器不可在电场或磁场使用,以免干扰信号,对信息提取产生较大误差。
⑥观察电信号波形图时宜在屏幕中心区域进行,提高获取信息的准度。
函数信号发生器(图1-68)是一种信号发生装置,能产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号,频率范围可从几μHz到几十MHz。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外,还广泛用于其他非电测量领域。一般将其与双踪示波器配合使用。
图1-68 函数信号发生器
函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。当输入端输入小信号正弦波时,该信号分两路传输,一路完成整流倍压功能,提供工作电源;另一路进入一个反相器的输入端,完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理,变换成方波后经输出,输出端为可调电阻。
①将函数信号发生器接入交流220 V、50 Hz电源,按下电源开关,指示灯亮。按下所需波形的选择功能开关。
②在需要输出脉冲波时,拉出占空比调节开关,调节占空比可获得稳定清晰波形。此时频率为原来的1 /10,正弦和三角波状态时按入占空比开关旋钮。
③当需要小信号输出时,按入衰减器。
④调节幅度旋钮至需要的输出幅度。
⑤当需要直流电平时拉出直流偏移调节旋钮,调节直流电平偏移至需要设置的电平值,其他状态时按入直流偏移调节旋钮,直流电平将为零。
①仪器需预热10 min后方可使用。
②把仪器接入电源之前,应检查电源电压值和频率是否符合仪器要求。
③不得将大于10 V(DC或AC)的电压加至输出端。
①双踪示波器的结构及操作。
①函数信号发生器的结构及操作。