Осциллограф цифровой ADS-2067

Обычное напряжение в бытовой однофазной сети, как известно, 220 вольт ±5%, т.е. в диапазоне от 209 до 231 вольт. Однако, это напряжение переменное, и это означает, что в каждый момент времени амплитуда значения напряжения отличается от амплитуды напряжения в следующий момент – представим себе синусоиду, в которой каждая соседняя точка графика имеет разную высоту над линией «0». Максимальное значение амплитуды в бытовой сети составляет 310 В. Но это максимальное значение, через четверть периода значение амплитуды будет равно «0». В этом случае необходимо знать некий средний уровень, при котором можно считать, что переменный ток проделывает такую же работу, какую бы проделал постоянный ток аналогичного напряжения. Определить эту величину можно, если значение максимальной амплитуды разделить на √2, т.е. 310 / √2 = 219,858 вольт. Это напряжение называют действующим или среднеквадратичным.

Таким образом, для того чтобы наблюдать синусоиду 220 В сетевого напряжения на экране, настройки осциллографа должны предусматривать отображение сигнала с максимальны амплитудным значением пик-пик не менее 620 вольт и применение соответствующего пробника (в большинстве случаев понадобится пробник с коэффициентом деления 1:100).

Внимание! Следует отметить, что в данном случае пользователь правильно использует батарейный прибор для измерения параметров напряжения сети. В любом случае, при проведении таких измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности. Необходимо обеспечить защиту от плавающих потенциалов и гальваническую развязку измеряемой цепи и прибора. Наиболее правильно использовать дифференциальные пробники типа DP-40LV, которые также можно использовать не только с приборами с батарейным питанием, но и со стационарными приборами с питанием от сети переменного тока. Также возможно использование и обычных пробников с коэффициентом деления 1:100, например производства ROHDE&SCHWARZ RT-ZI10 или Fluke VPS420-R, которые имеют защищенные металлические (корпус разъема) части, препятствующие контакту оператора с токоведущими частями. В крайнем случае, соблюдая все меры осторожности, не допуская прикосновения к оголенным частям прибора и пробника, можно использовать пробник HP-9258 с открытым не изолированным корпусом разъема.

Условия эксплуатации:

1. Питающее напряжение, температура хранения и эксплуатации см. в разделе "Технические характеристики".
2. Относительная влажность не более 80% при температуре 0…40 °С.
3. Атмосферное давление от 630 до 795 мм рт. ст.
4. В помещениях хранения и эксплуатации не должно быть пыли, паров кислот, щелочей, а также газов, вызывающих коррозию.
5. Эксплуатация прибора допускается только в зонах, защищённых от статического электричества и электромагнитного излучения.
6. После пребывания в предельных условиях (хранения, транспортировки) время выдержки прибора в нормальных (эксплуатационных) условиях не менее 2 часов.
7. Питание: сеть переменного тока напряжением (220 ± 20) В частотой (50 ± 2) Гц.
8. Не допускается закрывать вентиляционные отверстия. Минимальное расстояние 25 мм по сторонам.
9. Для чистки прибора снаружи используйте слегка смоченную тряпочку. Не пытайтесь чистить прибор внутри. Перед чисткой отключите прибор от сети и включайте только после полного высыхания.
10. При эксплуатации не допускаются следующие действия, приводящие к отказу от гарантийного обслуживания прибора:
    • Падение и воздействие вибрации на прибор.
    • Не допускается подача на входные разъемы прибора напряжения, превышающего максимально разрешенное значение.
    • Не допускается подача на входы осциллографа напряжения, гальванически связанного с сетью, без использования специально предназначенных для этого устройств, например, дифференциальных пробников.
    • Используйте подходящую защиту от превышения напряжения.
    • Применяйте пробники, специфицированные только для данного типа прибора.
    • Не допускается замыкать накоротко выходные или входные разъемы прибора.
    • Не допускается подача внешнего напряжения, превышающего допустимые значение на входные разъемы синхронизации.
    • Не допускается подача на вход синхронизации внешнего сигнала с неправильной полярностью.
    • Не допускается подключение к выходам прибора емкостной (без предварительной разрядки) или индуктивной нагрузки.
    • При подключении кабелей нельзя путать входные разъемы с выходными.
    • Разрешается использование предохранителей специфицируемых только для данного продукта.
    • Неудовлетворительная вентиляция приведет к перегреву и поломке измерительного прибора.
    • Используйте только специфицированные для данного прибора батареи.
    • Замена батареи питания производится только при отключенном приборе.
    • Не подвергайте батарею питания прибора воздействию высокой температуры, влажности или ударов.
    Это может привести к повреждению прибора и частичной или полной потере его работоспособности
    Неисправность предохранителя означает нарушение условий эксплуатации прибора.

На самом деле никакой проблемы нет.

Просто нужно учитывать, что вы работаете на цифровом осциллографе, который оцифровывает сигнал с различной частотой дискретизации в зависимости от выбранной горизонтальной развертки, а затем соединяет плавной линией (интерполирует) оцифрованные точки, восстанавливая реальную форму сигнала.

Для примера предположим, что вы измеряете сетевое напряжение частотой 50 Гц на развертке 10 мс/дел с частотой дискретизации 20 кГц (kSa/s).

Один период сигнала (20 мс), оцифрованный в этом режиме, 20Е-03(сек) * 20Е03(1/сек) = 400 точек. Этого вполне достаточно, чтобы корректно восстановить и интерполировать синусоиду частотой 50 Гц (т.е. периодом 20 мс).

Нормальное отображение при развертке 10 мс/дел:

Искажение формы того же сигнала на развертке 10 с/дел:

На втором экране развертка установлена в положение 10 с/дел, а частота дискретизации на такой развертке получилась 20 выборок в секунду (20 Sa/s). Т.е. на один период сигнала 20 мс пришлось: 20Е-03(сек) * 20(1/сек)=0,4 точки. Т.е. восстановить (интерполировать по точкам) синусоиду, имея меньше одной точки на период невозможно, поэтому вы получили мешанину (т.н. "aliasing" или ложные частоты), образованную биениями измеряемой частоты и частоты дискретизации.

Чтобы корректно устанавливать режим сбора данных цифрового осциллографа следует придерживаться простого правила: частота дискретизации должна быть по крайней мере в 5-10 раз выше частоты сигнала, тогда у вас не будет парадоксов, которые наблюдаются на втором экране.

Все это касается любого цифрового осциллографа, и никак не связано ни с его типом, ни с пробниками.

Да, такая возможность есть у USB осциллографов Актаком, например у модели АСК-3102.

Но надо понимать, что записанный файл будет иметь большие размеры. Одна запись - это два байта измерений (по 8 бит на канал) и 4 байта – метка времени. Если процессы относительно медленные, например, доли секунд, то при частоте дискретизации 50 квыб/сек получается 300 тысяч байт в секунду, или 18 МБ в минуту, или 1 ГБ в час, что соответствует 24 Гб в сутки.

Для обработки такого файла потребуется специальное программное обеспечение (например, MATLAB). Кроме того, для ACK-3102 есть SDK комплект, и пользователи могут сами создать себе специальное тестовое приложение, в виде обычной программы или в LabView.