Устройство и использования основных измерительных приборов.

В радиолюбительской практике часто приходится прибегать к различным измерениям. Зачастую, в этом вопросе, у новичков возникают трудности. Для того, чтобы их предусмотреть, я решил написать эту статью. Все случаи, конечно, в одной статье рассмотреть достаточно сложно, но основные - постараюсь разъяснить. Итак, для начала выясним, какие существуют измерительные приборы. На самом деле их разновидности рассмотреть в одной статье, и даже книге, нереально, однако мы не будем погружаться в дебри метрологии и рассмотрим только те, которые действительно необходимы в радиолюбительской практике. Итак, начнем.

1. Мультиметр.

Например так. Разумеется, моделей мультиметров много и выглядеть они могут по-разному. И еще один момент - в данном случае автор рассматривает использование аналогового мультиметра, однако же в последнее время, все чаще используются мультиметры цифровые. Тем не менее, методы работы с ними практически такие же, как и с аналоговым - просто индикация результатов измерений представляется в другом виде - не стрелочкой, а цифрами. (Здесь и далее прим. Кота.)

Самый необходимый прибор радиолюбителя. Служит для измерения постоянного и переменного напряжения, тока и сопротивления. А иногда даже емкости и индуктивности - "джентльменский" набор функций зависит от конкретной модели. Посмотрим на сам прибор, что мы видим? Мы видим шкалу (цифровую либо стрелочную), переключатель режимов работы и пределов измерений, а также клеммы для подключения щупов. Режимов измерения обычно четыре - напряжение в режиме переменного тока (~V), напряжение в режиме постоянного тока (-V), постоянный (а иногда еще и переменный) ток (I) и сопротивление (R). В каждом режиме есть несколько пределов измерений, которым соответствует несколько градуировок, нанесенных на шкалу прибора. В нашем примере (см. фото) - 5 шкал. Самая верхняя шкала - для измерения сопротивления в режиме, соответствующем пределу 500 Ком, ниже - так же для измерения сопротивления в пределе от 500Ом до 50КОм, следующая - для измерения напряжения (как в режиме переменного тока, так и постоянного) и тока в пределах до 250 вольт и миллиампер, соответственно. Ниже - для измерения напряжения до 50В, и самая нижняя шкала предназначена для измерения напряжения до 10В и тока до 10А. Для измерения тока до 10А существует отдельное гнездо, куда и следует подключать "плюсовой" щуп. Общее гнездо в нашем примере отмечено звездочкой. Также, обратим внимание, что шкала для отсчета результата измерения сопротивления как бы "развернута", то есть нуль находится справа по шкале, а бесконечность и максимум - слева. Для выставления нуля омметра существует специальный потенциометр, которого на фото не видно. Поэтому перед тем как измерять сопротивление, необходимо откалибровать прибор, замкнув между собой оба щупа и выставив нуль на шкале. Ну, вроде все разобрали (в смысле изучили, а не разломали - до разламывания прибора, надеюсь, ваше изучение не дойдет.) Как измерять напряжение ток и сопротивление - объяснено в любом учебнике физики за 8-9 классы, поэтому повторять их не буду.

2. Осциллограф.

Очень сложный, но зато практически универсальный прибор. При его помощи можно измерять напряжение, частоту, период, время, отношение частот, сдвиг фаз и много еще чего! Как вы уже вероятно догадались, измерения при помощи осциллографа основываются на наблюдении периодического сигнала, развернутого на экране осциллографа. Рассмотрим органы управления

В нашем примере (С1-76) они разделены на четыре группы: первая группа находится под экраном и, собственно за отображение осциллограммы на экране она и отвечает. Вторая группа - "Усилитель", отвечает, как ни странно, именно за управление усилителем вертикального отклонения. С помощью ее органов управления мы можем двигать изображение сигнала вверх и вниз относительно нуля шкалы, задавать множитель цены деления (с помощью кнопок "х0.5, х1, х2", задавать предел измерения вольт на сантиметр шкалы (переключатель "V/cm"), плавно изменять коэффициент усиления усилителя и выбирать режим работы входа (открытый, закрытый и земля). Вот на последнем переключателе мы остановимся, и рассмотрим его подробнее. Открытый вход означает то, что если в измеряемом сигнале присутствует постоянная составляющая - то это будет влиять на отображение сигнала на экране, то есть измеряемая переменная составляющая сигнала будет смещена вверх или вниз относительно нуля шкалы, в зависимости от полярности и величины постоянной составляющей. Закрытый вход, в отличие от открытого, содержит разделительный конденсатор и пропускает на вход усилителя только переменную составляющую сигнала, предотвращая смещение сигнала. Таким образом, удобно измерять, например, напряжение пульсаций какого-нибудь блока питания (берем на вооружение!). Режим "Земля" предназначен для установки луча на "нуле" шкалы после первоначального прогрева прибора для подготовки его к работе. Также осциллограф, приведенный в качестве примера, имеет встроенный калибратор - очень удобная вещь для калибровки осциллографа после его прогрева. Управляется калибратор всего лишь одной кнопкой - "100mV/20kHz". То есть можно калибровать осциллограф по напряжению и частоте одновременно (20kHz) и только по напряжению (100mV). Калибровочный сигнал снимается со специального выхода, который виден на рисунке. Калибровку прибора необходимо производить после прогрева прибора и перед тем как начать измерения.
Следующая группа - "Синхронизация", отвечает за синхронизацию развертки. В нее входят: переключатель "открытого" и "закрытого" входа, как и в усилителе (нужен в том случае, если в сигнале, которым производится синхронизация содержится постоянная составляющая, переключатель полярности синхронизирующего сигнала (для синхронизации по положительной и отрицательной полуволне сигнала), регулятор "Уровень", позволяющий выбрать порог срабатывания триггера синхронизации - это необходимо, иначе синхронизации не будет и на экране будет полная неразбериха. Следующий на очереди орган управления - переключатель режима синхронизации ("от сети", "входным сигналом" и сигналом от входа "Х" ( "1:10" и "1:1"). Последний режим позволяет выбрать множитель величины сигнала, посланного на вход "Х", для выбора более удобного режима развертки. С помощью этого режима можно сравнивать частоты, измерять сдвиг фаз, но это мы рассмотрим отдельно.
Далее - "Развертка" - отвечает за отображение сигнала по горизонтали, позволяет выбрать цену деления по оси "Х" (переключателем "Время/см"). Выбирается цена деления при помощи кнопок "х1", "х2" и "х5". Регулятор усиления действует по такому же принципу, как и в усилителе вертикального отклонения, только для оси "Х". Режим работы развертки можно выбрать при помощи трехпозиционного переключателя - с отображением обратного хода луча, без него и с ручным запуском развертки. Ручной запуск развертки удобен при измерении длинных временных интервалов - при развертке 1ms - он совершенно бесполезен. С устройством осциллографа и его органами управления разобрались - теперь пойдем дальше.

3. Генератор НЧ.

Сам по себе генератор ничего не измеряет, однако некоторые параметры и характеристика, такие, АХЧ или коэффициент усиления усилителя измерить без генератора невозможно. Основной задачей генератора является, как ни странно, генерирование на выходе синусоидального сигнала с выбранной частотой и амплитудой. Ну а теперь посмотрим на рисунок и разберемся, как этим самым генератором управлять. Для установки частоты служит поворотная шкала (

и переключатель множителя частоты. Таким образом, можно генерировать несколько диапазонов частот. В случае генератора, приведенного в качестве примера, их четыре: 20Hz-200Hz, 200Hz-2kHz, 2KHz-20kHz и 20KHz-200KHz. Диапазоны, как вы уже вероятно догадались, переключаются ручкой с надписью "Множитель частоты", а конкретная частота выбирается поворотной шкалой. Еще в нашем примере мы видим семь кнопок для выбора максимального значения шкалы вольтметра и ручку для установки выходного напряжения - таким образом, мы можем настроить выходное напряжение генератора и контролировать его по встроенному в прибор вольтметру. Еще на фото виден переключатель для управления внутренней нагрузкой 600 Ом - он служит для согласования генератора с устройством, в которое он посылает сигнал. Как мы видим - генератор очень простой и полезный прибор. Далее мы научимся им пользоваться вкупе с другими приборами для проведения различных измерений.

4. Универсальный цифровой вольтметр.

С ним не все так просто, как казалось бы, но, тем не менее, гораздо проще, чем в случае с осциллографом. Скажете - "А зачем он вообще нужен, когда есть мультиметр?" А все очень просто - он позволяет измерять с хорошей точностью низкие величины напряжения, в несколько милливольт, а также его можно использовать для измерения напряжений на больших частотах - для этих двух вещей обычные мультиметры, как правило, не приспособлены. Также им можно измерять сопротивление (правда, не всеми моделями). Еще вольтметры бывают импульсными, но их мы рассматривать не будем из-за отсутствия подходящих примеров, хотя в будущем, надеюсь, и такая возможность появится. Посмотрим на "крутилки" и переключатели. Начнем слева направо. Первый по очереди у нас выключатель "Сеть" - с ним все понятно, надеюсь. Далее некая странная кнопка с пиктограммой в форме руки и регулятор "Вр. Инд", выведенный под шлиц. Их мы рассмотрим подробнее. Первая актуальна только в режиме "Ручной" индикации - сначала мы производим измерение, выжидаем положенные 10 секунд, нажимаем эту кнопку и видим на индикаторе результат измерений. Регулятор, наоборот, предназначен для режима автоматической индикации - им устанавливается удобный интервал между "скаканьем" цифр на индикаторе в процессе измерения. Дальше у нас идут несколько регуляторов, отвечающих за калибровку прибора, по аналогии с осциллографом - "установка нуля", "калибровка", и два калибровочных резистора. С первыми двумя регуляторами все понятно - ими на шкале устанавливается нуль, перед тем, как произвести измерение. Вторые два регулятора предназначены для работы в режиме калибровки прибора. Она производится так: выставляем переключатель "Род работы" в режим калибровки (нарисован черный треугольник) и добиваемся, вращая этот регулятор отображения на индикаторе числа, указанного на шильдике прибора - в нашем примере это: 9047. После этого выставляем ноль, и можно начинать измерения. Калибровочные резисторы служат для того, чтобы убедиться в точности калибровки. Используются они так - выбираем режим измерения сопротивления и просто касаемся "плюсовым" щупом этих гнезд. Если на индикаторе, в конце концов, высветилось сопротивление, соответствующее указанному на выбранном гнезде - то можно начинать измерение, в противном случае необходимо повторить калибровку.
Далее у нас переключатель родов работы, с которым мы уже почти разобрались - уточним только две его позиции для измерения постоянного напряжения. Их различие состоит только в том, что в режиме "0.s" можно производить измерение постоянного напряжения при наличии импульсных помех, для остальных случаев достаточно использования режима "1.s". Переключатель пределов измерения имеет пять позиций, последняя его позиция, обозначенная как "R" предназначена для выбора режима измерения сопротивления. Теперь вроде и с цифровым вольтметром разобрались.