Електронні аналогові осцилографи

Електронний осцилограф є універсальним приладом, який призначається для спостереження, дослідження й фотографування форми електричних сигналів з екрана електронно-променевої трубки (ЕПТ). Окрім якісної оцінки досліджуваних процесів, осцилографи дозволяють вимірювати ряд величин: напругу, інтервал часу, частоту, фазовий зсув, коефіцієнт амплітудної модуляції та ін. Широке розповсюдження електронних осцилографів обумовлено великим вхідним опором, безінерційністю до дуже високих частот, високою чутливістю та широкими межами значень вимірюваних параметрів.

Розрізняють три види аналогових осцилографів:

- до виду С1 належать найбільш розповсюджені осцилографи реального часу, тобто осцилографи, в яких зображення сигналу на екрані ЕПТ виникає одночасно з дією сигналу на вході. Більшість з них низькочастотні зі смугою пропускання до 10...35 МГц. Ряд осцилографів, наприклад С1-120 та С1-121, мають смугу пропускання 0...100 МГц. Найбільш швидкодіючий осцилограф С1-75 дозволяє проводити дослідження одного або двох сигналів у діапазоні частот до 250 МГц;

- швидкісні та стробоскопічні осцилографи належать до виду С7. Перші з них зі смугою пропускання 0...5 ГГц призначаються для дослідження в реальному часі періодичних СВЧ коливань та імпульсних сигналів наносекундної тривалості. Стробоскопічні осцилографи мають властивість досліджувати сигнали наносекундної тривалості завдяки застосуванню стробоскопічного методу трансформації масштабу часу. Цим осцилографам притаманні висока чутливість (мілівольти) та широка смуга пропускання (до 10 ГГц і вище);

- до виду С8 належать запам‘ятовуючі осцилографи, які здатні зберігати і відтворювати довгий час зображення сигналу на екрані ЕПТ після його зникнення на вході осцилографа. Ці осцилографи призначаються для дослідження поодиноких імпульсів та сигналів, що змінюються дуже повільно.

Електронно-променеві осцилографи реального часу

Структурні схеми електронно-променевих осцилографів (ЕПО) реального часу досить різноманітні. Проте всі вони мають однакові за призначенням функціональні блоки, до числа яких належать ЕПТ, канал вертикального відхилення променя (канал Y), канал горизонтального відхилення променя (канал X), канал керування яскравістю (канал Z), калібратор та блок живлення.

Блок ЕПТ складається з ЕПТ та схеми керування електронним променем (Рис.6.48). ЕПТ являє собою скляну колбу, в якій розміщена так звана електронна гармата, створена групою електродів: катодом 2 з ниткою розжарювання 1, анодами 4 і 5, модулятором 3 (керуючим електродом). Живлення електронної гармати здійснюється від джерела високої напруги 1...3 кВ. Емісія електронів відбувається з торцевої поверхні катода, в центральній частині якого нанесений оксидний шар.

Модулятор виконується у вигляді металевого циліндра з невеликим отвором у центрі основи і розміщується навколо катода. На модулятор подається від’ємна відносно катода напруга (кілька десятків вольт), під дією якої електрони концентруються поблизу осі трубки, тобто модулятор здійснює первинне фокусування потоку електронів. Частина електронів, перемагаючи протидію з боку модулятора, проскакує через центральний отвір і потрапляє в прискорювальне поле анодів 4 і 5. Змінюючи потенціометром R2 (ЯСКРАВІСТЬ) потенціал модулятора, можна регулювати кількість електронів, що створюють електронний промінь, а отже, і викликають яскравість світіння зображення сигналу на екрані ЕПТ.

Рис.1. Схема блока ЕПТ.

У багатьох осцилографах передбачається можливість подачі на модулятор (Вхід Z) напруги від зовнішнього джерела. За допомогою двох анодів, на які подаються додатні відносно катода напруги, здійснюється розгін і фокусування пучка електронів. Екран ЕПТ створюється тонким шаром люмінофору 9 - речовини, здатної світитися під ударами електронів, яка наноситься на внутрішню поверхню торцевої частини скляної колби. Електрони променя, бомбардуючи екран, вибивають з нього вторинні електрони, від яких виникає небезпека накопичення на екрані негативних зарядів. Для відведення вторинних електронів на внутрішню поверхню трубки наносять провідний шар графіту, так званий аквадаг 8, який електрично з‘єднується з анодом 5. Графітове покриття, крім того, екранує електронний промінь від електричних і магнітних полів, існуючих по за трубкою.

Відхильна система ЕПТ складається з двох пар пластин 6, 7, які розміщуються у взаємно перпендикулярних площинах. При подачі на будь-яку пару пластин напруги електронний промінь відхиляється у бік позитивно зарядженої пластини. Тому, змінюючи за допомогою потенціометрів R7 і R8 постійні напруги, які подаються на вертикально та горизонтально відхильні пластини, можна переміщувати світлову пляму в будь-яку точку екрана.

Зміщенням електронного променя по вертикалі на величину y від початкового положення під дією постійної напруги , яка прикладається до вертикально відхильних пластин, визначають чутливість ЕПТ до відхилення по вертикалі (мм/В): .

Аналогічно чутливість трубки по горизонталі (мм/В) визначається відхиленням х від початкового положення під дією напруги , яка прикладається до горизонтально відхильних пластин: .

Чутливість ЕПТ, що використовуються в універсальних осцилографах, складає 0,2...0,5 . Тому СКЗ напруги, яка подається на пластини, повинна бути не менше ніж 100...250 В, щоб викликати переміщення плями на екрані на 50 мм.

Канал вертикального відхилення (канал Y) призначається для підсилення або ослаблення досліджуваного сигналу, затримки його на якийсь час та перетворення в симетричну напругу. Канал Y включає в себе вхідний атенюатор, широкосмуговий підсилювач ШП, лінію затримки і підсилювач вертикального відхилення ПВВ, вихід якого під’єднується до пластин Y ЕПТ (Рис.6.49).

Досліджуваний сигнал ux(t) через Вхід Y подається на атенюатор або безпосередньо (відкритий вхід), або через розділювальний конденсатор С (закритий вхід). Якщо вхід відкритий, то в канал вертикального відхилення проходять як змінна, так і постійна складові сигналу. В противному разі через конденсатор С проходить тільки змінна складова сигналу. Вихідний сигнал атенюатора підсилюється широкосмуговим підсилювачем ШП і подається, по-перше, через лінію затримки і підсилювач вертикального відхилення ПВВ на вертикально відхильні пластини ЕПТ, і по-друге, - в канал горизонтального відхилення променя для синхронізації генератора розгортки.

Рис.2. Структурна схема електронного осцилографа.

Лінія затримки затримує досліджуваний сигнал на час, необхідний для спрацювання каналу горизонтального відхилення, щоб рух променя уздовж горизонтальної осі починався раніше, ніж досліджуваний сигнал потрапить на вертикально відхильні пластини ЕПТ.

Канал горизонтального відхилення (канал Х) складається зі схем синхронізації та запуску, генератора розгортки і підсилювача горизонтального відхилення ПГВ.

Генератор розгортки виробляє напругу пилкоподібної форми, яка після підсилення подається на горизонтально відхильні пластини Х ЕПТ. За час прямого ходу розгортки напруга генератора зростає лінійно і електронний промінь з постійною швидкістю рухається по горизонталі на екрані ЕПТ. За час зворотного ходу напруга генератора змінюється від максимального до мінімального значення, і промінь дуже швидко перекидається до протилежного боку екрана ЕПТ. Після деякого часу блокування починається наступний такт прямого ходу розгортки. При необхідності генератор розгортки може бути відімкнутий і через Вхід X на горизонтально відхильні пластини ЕПТ може бути подана розгортальна напруга від зовнішнього джерела.

При наявності лінійної розгортки горизонтальна вісь екрана ЕПТ є віссю часу, а вертикальна вісь - віссю напруги. Задача вимірювання інтервалу часу або амплітуди Ux max сигналу зводиться до вимірювання лінійного розміру в якійсь частині осцилограми (по горизонталі або вертикалі ) та помноженню його на коефіцієнт розгортки kр або коефіцієнт відхилення kв: ; .

Коефіцієнт розгортки kр - це масштаб по горизонтальній осі, коефіцієнт відхилення kв - масштаб по вертикальній осі екрана ЕПТ. Перший з них подають в одиницях часу, віднесених до поділок шкали , а другий - в одиницях напруги, віднесених до поділок шкали . У сучасних осцилографах зміна коефіцієнтів розгортки і відхилення здійснюється східчасто за допомогою перемикачів: коефіцієнта відхилення з кратністю зміни 1; 2; 5; коефіцієнта розгортки - з кратністю зміни 0,25; 0,5; 1; 2; 5.

У процесі експлуатації осцилографа перевіряється, чи не відрізняються дійсні значення коефіцієнтів відхилення та розгортки від їх номінальних значень, указаних на передній панелі приладу. Перевірка виконується за допомогою вмонтованого в осцилограф калібратора (на Рис.6.50 не показано). Калібратор являє собою генератор напруги прямокутної форми типу меандр, амплітуда та частота якої відомі із заданою точністю.

Вихідний сигнал калібратора подається на Вхід Y осцилографа. Зображення амплітуди та періоду каліброваного сигналу на екрані ЕПТ повинно мати певні розміри. В противному випадку цього домагаються зміною коефіцієнтів відхилення та розгортки пристроями перестроювання.

Синхронізація розгортки осцилографа. Для одержання на екрані ЕПТ стійкого зображення досліджуваного сигналу необхідно, щоб частота розгортки дорівнювала частоті досліджуваного сигналу або була б у ціле число разів меншою за неї. З цією метою генератор розгортки запускається (синхронізується) або імпульсами, сформованими з досліджуваного сигналу (внутрішня синхронізація), або зовнішніми сигналами. Останні подаються на вхід зовнішня синхронізація. Для синхронізації запуску генератора може бути використана напруга мережі живлення, якщо частота досліджуваного сигналу кратна частоті мережі (синхронізація від мережі).

Чіткий запуск генератора розгортки гарантується в тому разі, якщо амплітуда синхронізуючого імпульсу досить велика. Рівень синхронізуючого імпульсу плавно регулюється рукоятками рівень та стабільність, розташованими на передній панелі осцилографа.

Режими роботи генератора розгортки. Генератор розгортки має два основних режими роботи: безперервної (періодичної) і очікувальної розгортки. Режим періодичної розгортки є автоколивальним. Він використовується при дослідженнях безперервних або імпульсних періодичних сигналів малої шпаруватості. Очікувальний режим генератора розгортки застосовується при дослідженнях неперіодичних сигналів, імпульсної напруги великої або змінної шпаруватості, імпульсів малої тривалості тощо. В цьому режимі генератор розгортки знаходиться у стані готовності до робочого ходу. При появі імпульсу синхронізації генератор формує тільки один період напруги розгортки і знову переходить у стан очікування, на екрані ЕПТ спостерігається зображення тільки одного імпульсу.

Більшість осцилографів можуть працювати ще в режимі поодинокого запуску. В цьому режимі в колі синхронізації формується тільки один імпульс (при натисканні спеціальної кнопки), який викликає однократне формування пилкоподібної напруги генератором розгортки.

Осцилографічні розгортки. У вимірювальній практиці широко застосовуються лінійна, синусоїдна і кругова розгортки.

Лінійна розгортка здійснюється за допомогою генератора пилкоподібної напруги. Її перевагою є те, що осцилограма досліджуваного процесу спостерігається в прямокутній системі координат.

Для одержання синусоїдної розгортки генератор розгортки від’єднується і на горизонтально відхильні пластини (через Вхід X) подають синусоїдну напругу від зовнішнього генератора f2 (Рис.6.50, а). Якщо до вертикально відхильних пластин також підвести синусоїдну напругу від генератора f1, то на екрані ЕПТ з‘явиться фігура Ліссажу (Рис.6.50, б): замкнена, якщо відношення частот напруг, які підведені до відхильних пластин, є цілим числом, або незамкнена, якщо відношення частот вхідних напруг є дробовим числом.

Кругова розгортка є окремим випадком синусоїдної розгортки і може бути одержана, якщо до вертикально та горизонтально відхильних пластин ЕПТ підвести дві однакові за амплітудою і частотою синусоїдні напруги, але зсунуті за фазою на . Зсув фаз на може бути одержаний за допомогою фазо-розщеплювального ланцюжка RC (Рис.6.50, в).

Рис.3. До пояснення розгорток: а, б - синусоїдної; в - кругової.

Синусоїдна та кругова розгортки застосовуються частіше за все при вимірюванні частоти методом порівняння та при дослідженні характеристик деяких пристроїв.

Канал керування яскравістю виробляє імпульси позитивної полярності. Тривалість цих імпульсів підсвічування дорівнює тривалості прямого ходу розгортки. Впродовж їх на екрані ЕПТ спостерігається яскраве зображення осцилограми. В інтервалі між імпульсами підсвічування потенціал модулятора знижується, внаслідок чого яскравість променя різко зменшується. Завдяки цьому зворотного ходу променя не видно. В усіх осцилографах передбачається також ручне регулювання яскравості променя.

Характеристики осцилографів. Головна вимога, яка пред‘являється до електронного осцилографа, зводиться до отримання на екрані ЕПТ не викривленого зображення форми досліджуваних сигналів у широкій частотній смузі пропускання.

Універсальні осцилографи мають різні за шириною смуги пропускання з верхньою межею до 5...300 МГц і дозволяють досліджувати сигнали з амплітудою від одиниць мілівольт до сотень вольт. Залежно від призначення і галузі застосування універсальні осцилографи поділяють на багатофункціональні зі змінними блоками (С1-70, С1-74, С1-91), широкосмугові (С1-75, С1-92, С1-97), низькочастотні (С1-76, С1-94), двопроменеві (С1-55, С1-69, С1-96, С1-102, С1-115/1), двоканальні (С1-92, С1-97, С1-116, С1-118), сервісні (С1-94).

Швидкісні, стробоскопічні та запам’ятовуючі осцилографи

Для спостереження і вимірювання коротких за часом сигналів використовують спеціальні типи осцилографів: швидкісні та стробоскопічні.

Швидкісні осцилографи за загальним принципом побудови аналогічні універсальним, але відрізняються тим, що в них застосовуються спеціальні ЕПТ біжучої хвилі. Вони забезпечують підсилення досліджуваних сигналів і відхилення променя уздовж вертикалі під дією підсилених сигналів. За допомогою швидкісної розгортки забезпечується переміщення променя уздовж горизонталі, тим самим створюється умова спостереження досліджуваного сигналу в реальному часі, як і в універсальних осцилографах.

Принцип дії стробоскопічних осцилографів грунтується на ефекті, який дозволяє послідовно накопичувати інформацію про характер досліджуваного безперервного сигналу. Інформацію про форму електричного сигналу одержують шляхом відображення його дискретних миттєвих значень на екрані ЕПТ у моменти часу, які вибирають у визначеному послідовному порядку. Так, протягом якогось окремого періоду існування сигналу фіксується одне його миттєве значення, в наступному вибраному періоді вибирається сусіднє значення сигналу і т.д. Внаслідок такої послідовної вибірки накопичується інформація про форму періодичного сигналу.

Ці операції виконуються так (Рис.6.51). Досліджувані періодичні імпульси , наприклад, трикутної форми, період яких (Рис.6.51, а), використовуються для модуляції по амплітуді дуже коротких строб-імпульсів (Рис.6.51, б). Період строб-імпульсів . Якщо перший строб-імпульс збігається з початком імпульсу (момент часу ), то другий строб-імпульс буде зсунутий відповідно до початку імпульсу на , третій строб-імпульс - на 2 і т.д. Внаслідок амплітудної модуляції строб-імпульсів виникає послідовність імпульсів u, амплітуда кожного з яких пропорційна миттєвому значенню напруги сигналу в точці cтробування (Рис.6.51, в).

Рис.4. Діаграми для пояснення стробоскопічного осцилографування.

Обвідна, проведена через вершини модульованих імпульсів, повторює форму досліджуваного сигналу, а її період в n разів більша ніж період досліджуваних (вхідних) імпульсів , тобто де . Таким чином, відбувається трансформація сигналу в часі. При цьому, чим менший часовий зсув , тим більше циклів необхідно для перетворення одного періоду досліджуваного сигналу і тим сильніше він розтягується в часі.

Як приклад наведемо відомості про стробоскопічний осцилограф С7-13, який разом з блоком 13ПС1 має смугу пропускання від постійного струму до 10 ГГц. Осцилограф дозволяє досліджувати сигнали тривалістю від 0,1 до 5 мкс, напругою від 20 мВ до 1 В, з основною відносною похибкою 5...10%.

Запам‘ятовуючі осцилографи мають здатність тривалий час відтворювати зображення сигналу після його зникнення на вході. Ці осцилографи застосовуються для дослідження поодиноких імпульсів і сигналів з частотою, меншою ніж 1 Гц. Основу запам‘ятовуючого осцилографа складає запам‘ятовуюча ЕПТ (ЗЕПТ).

Запам’ятовуючі осцилографи характеризуються швидкістю запису, часом відтворення і часом зберігання.

Під швидкістю запису розуміють максимальну швидкість переміщення променя вздовж екрана (швидкість запису осцилографів С8-13, С8-17 складає 5...40 км/с), при якій забезпечується запам‘ятовування зображення.

Часом відтворення називають інтервал часу, протягом якого забезпечується безперервне відтворення записаного процесу при максимальній швидкості без втрати якості зображення.

Час зберігання - інтервал часу, впродовж якого при вимкнутому приладі зберігається записане зображення до наступного вмикання приладу або відтворення.

Осцилограф С8-9А, наприклад, характеризується такими даними: швидкість запису не менш як 100 км/с, час відтворення - 1 хв, час зберігання - 16 год, смуга пропускання - 0...2 МГц.

Аналізатори спектра

Аналізатори спектра - це вимірювальні прилади, що призначені для експериментального дослідження спектра сигналів. Вони використовуються в діапазонах низьких, високих і надвисоких частот. За методом проведення аналізу спектра в часі їх розділяють на аналізатори спектра послідовної та паралельної дії. Найбільшого розповсюдження одержали аналізатори спектра послідовної дії.

Аналізатори спектра послідовної дії. Спрощена структурна схема такого аналізатора спектра, що ґрунтується на методі фільтрації, показана на Рис.6.52.

Генератор розгортки ГР виробляє напругу, яка в часі змінюється лінійно. Ця напруга підсилюється кінцевим підсилювачем КП Х і використовується для відхилення променя вздовж горизонтальної осі Х ЕПТ. Вона також впливає на керуючий елемент КЕ частотно-модульованого генератора (ЧМГ), завдяки чому частота цього генератора змінюється в часі лінійно від мінімального fmin до максимального fmax значень. Напруга ЧМГ подається на один із входів змішувача, а на другий вхід змішувача через атенюатор Ат і широкосмуговий підсилювач ШП - досліджуваний сигнал ux. Оскільки змішувач є нелінійним елементом, то його вихідна напруга має складну форму, багату на гармоніки комбінованих частот , де n = 0, 1, 2, 3...; m = 0,1, 2, 3... Ці гармоніки послідовно виділяються підсилювачем проміжної частоти ППЧ, як тільки вони потрапляють у його смугу пропускання. Після їх детектування детектором Д і підсилювання кінцевим підсилювачем КП Y на екрані ЕПТ виникають відклики-зображення амплітуд гармонік досліджуваного сигналу. Крім цих відкликів, на екрані трубки буде зображення так званого початкового відклику, який виникає в проміжок часу, коли миттєве значення частоти ЧМГ досягне значення частоти настроювання ППЧ. Частота початкового відклику приймається за умовний нуль відліку частот гармонік.

Рис.5. Структурна схема аналізатора спектра.

Значення амплітуд гармонік досліджуваного сигналу визначають у відносних одиницях до амплітуди першої гармоніки. Для визначення частот складових спектра і частотного інтервалу між ними передбачається калібратор. При вмиканні калібратора на екрані ЕПТ з‘являються відклики складових спектра калібратора, частоти яких відомі. Внаслідок цього вздовж осі частот будуть одержані опорні точки частоти. Частоти гармонік досліджуваного сигналу визначають за розміщенням відкликів гармонік сигналу відносно опорних точок частоти.

Основні характеристики аналізатора. До них належать: роздільна здатність; точність відліку частоти і амплітуди; смуга огляду; швидкість аналізу і динамічний діапазон.

Роздільна здатність за частотою - це властивість аналізатора розмежовувати два сусідні за частотою синусоїдні сигнали. Кількісно роздільна здатність визначається як мінімальний інтервал частот між двома складовими спектра, при якому на екрані ЕПТ можна відрізнити зображення двох спектральних ліній.

Точність відліку частоти разом з роздільною здатністю визначає частотну точність аналізу. Точність відліку частоти безпосередньо залежить від точності калібрування приладу, методу аналізу, виду індикатора, від форми і ширини позначок на індикаторі, які визначаються динамічною характеристикою відбірної (резонансної) системи (пристрою). Чим ширша позначка, яка спостерігається на екрані індикатора, тим нижча точність відліку частоти. Точність відліку частоти характеризується відношенням динамічної смуги пропускання DFдин до резонансної частоти f0 вибірного пристрою: . Чим більше це відношення, тим вища точність відліку частоти.

Похибку відліку амплітуди визначити важко, бо показ аналізатора залежить не тільки від параметрів і стабільності роботи аналізатора, але й від характеру досліджуваного сигналу. Її значення буде зумовлено роздільною здатністю і часом аналізу. Чим менші роздільна здатність і період аналізу, тим більша похибка вимірювання амплітуди.

Смуга огляду характеризує смугу частот, які одночасно аналізуються. Вона визначається динамічною смугою пропускання DFдин каскадів до змішувача і межами зміни частоти гетеродина. Смуга огляду спектра може змінюватися від сотень герц до десятків мегагерц. Більшість аналізаторів мають змінну смугу огляду: в широкій смузі огляду ведеться більш грубий аналіз спектра з гіршою роздільною здатністю, а у вузькій смузі - точний аналіз спектра. У першому випадку переглядається весь спектр досліджуваного сигналу, а в другому випадку - окремі його ділянки.

Швидкість аналізу спектра характеризує, наскільки швидко здійснюється аналіз досліджуваного сигналу в заданій смузі огляду. Аналіз завжди прагнуть вести з якомога більшою швидкістю. Проте її завжди узгоджують з динамічною смугою пропускання, яка розширюється при збільшенні швидкості аналізу, а отже, погіршується роздільна здатність.

Динамічний діапазон характеризує роботу аналізатора спектра в лінійному режимі. Він визначає здатність аналізатора нормально функціонувати при дослідженні сигналів з великим розкидом рівнів окремих складових спектра.

Кількісно динамічний діапазон D оцінюють або коефіцієнтом , або логарифмічним коефіцієнтом , де - максимальне і мінімальне значення сигналу. Звичайно, без зміни чутливості аналізатора при лінійному масштабі амплітуд логарифмічний динамічний діапазон D » 40дБ, а при використанні атенюатора він може бути розширений до 120 дБ. Збільшення динамічного діапазону бажане задля підвищення роздільної здатності.

Динамічний діапазон обмежується власними шумами і нелінійними викривленнями, які виникають у приладі, а також чутливістю індикатора.

Вимірювачі нелінійних викривлень

У багатьох випадках виникає потреба у визначенні ступеня викривлення вихідної напруги генератора або нелінійних викривлень сигналів у системах передачі інформації. Ступінь нелінійних викривлень сигналу ux(t) характеризують коефіцієнтом гармонік, під яким розуміють відношення СКЗ напруги вищих гармонік до СКЗ основної (першої) гармоніки (у відносних одиницях або у відсотках) цього сигналу:

, (6.28)

де

або

Проте частіш за все в аналогових вимірювачах нелінійних викривлень вимірюють приблизне значення коефіцієнта гармонік - відношення СКЗ напруги вищих гармонік до СКЗ досліджуваної напруги U (у відносних одиницях або у відсотках):

,(6.29)

що призводить до систематичної методичної похибки вимірювань.

Коефіцієнти , у відносних одиницях, зв‘язані між собою співвідношенням

. (6.30)

Отже, вимірявши приблизний коефіцієнт , завжди можна визначити коефіцієнт гармонік , вилучивши методичну похибку. При < 0,1 значення коефіцієнтів і практично збігаються і за точне значення беруть показ приладу, тобто .

На Рис.6.53 приведена спрощена структурна схема вимірювача нелінійних викривлень. Основними її елементами є подільник напруги R, попередній підсилювач П1, загороджувальний (режекторний) фільтр, узгоджений підсилювач П2 і електронний вольтметр V СКЗ.

Підсилювач П1 забезпечує підсилення сигналу uх(t) до значення, зручного для відліку, а підсилювач П2 призначений для усунення впливу електронного вольтметра на настроювання фільтра і підвищення чутливості приладу.

Вимірювання коефіцієнта гармонік виконується двома етапами: перший етап - калібрування, другий етап - вимірювання. Калібрування зводиться до приведення СКЗ напруги досліджуваного сигналу uх до одного, стандартного рівня, який приймається за 100%. Для цього перемикач S ставиться в положення К (калібрування) і зміною вручну або автоматично коефіцієнта передачі вхідного подільника напруги R переміщують вказівник вольтметра на кінцеву позначку шкали “100”. Тим самим установлюється відповідність позначки “100” шкали такому самому значенню у відсотках коефіцієнта гармонік , що забезпечує безпосередній відлік значення коефіцієнта гармонік зі шкали приладу згідно з формулою (6.29).

Рис.6. Структурна схема вимірювача нелінійних викривлень.

Для виконання вимірювання перемикач S переводять у положення В (вимірювання) і настроюють режекторний фільтр на частоту основної гармоніки досліджуваного сигналу за мінімальним показом вольтметра. Настроєний фільтр заглушує основну гармоніку і водночас пропускає вищі гармоніки сигналу uх. Внаслідок цього на вхід електронного вольтметра надходять лише вищі гармоніки вхідного сигналу, і, отже, відхилення вказівника вольтметра відповідає значенню коефіцієнта . Точне значення коефіцієнта при необхідності обчислюється за формулою (6.30).

Прилад дозволяє вимірювати СКЗ напруги Ux, для чого перемикач S переводять у положення V.

Вимірювачі нелінійних викривлень працюють у межах звукових і ультразвукових частот – від 20 Гц до 200 кГц, їх основна абсолютна похибка вимірювання коефіцієнта гармонік складає приблизно 5...10%.