Bild 63 Verstärkerarten

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1 Berner Fachhochschule HTI Messechnik 5 Elekronische Messgeräe und Hilfsmiel 5.1 Messversärker Messversärker dienen zur Anhebung kleiner Spannungs- oder Sromsignale auf höhere, messechnisch einfacher auszuwerende Were, sowie zum Realisieren eines möglichs hohen Eingangswidersandes bei Spannungsmessungen oder eines möglichs geringen bei Srommessungen Versärkeraren Je nachdem, wie die Ausgangsspannung u A von der Eingangsspannung u E abhäng, sprich man von linearen, logarihmischen oder nichlinearen Versärkern. Die meisen Messversärker sind linear, doch werden für Spezialfälle auch andere Typen eingesez. Die folgenden Berachungen gelen für lineare Versärker, doch lassen sie sich auf alle Typen verallgemeinern. Speisung U A u A ( ) = f u,ω E Bild 63 Versärkeraren Ideal is eine von der Frequenz unabhängige Versärkung, doch läss sich das nur in einem beschränken Frequenzbereich verwirklichen. Ein realer Versärker ha deshalb einen frequenzabhängigen Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung, der sich für sinusförmige Spannungen miels komplexer Grössen wie folg angeben läss: u = V( ω )* u A E u,v C Gleichspannungsversärker überragen Gleichsignale sowie Wechselsignale bis zu einer oberen Grenzfrequenz, während Wechselspannungsversärker nur Wechselsignale überragen, deren Frequenzen zwischen einer uneren und einer oberen Grenzfrequenz liegen. April M_Kurs

2 5.1.2 Ersazschalbilder Berner Fachhochschule HTI Messechnik Reale Versärker ennehmen dem Messobjek immer eine gewisse Leisung. Diese Belasung kann durch Parallelschalung eines ohmschen Widersandes R in und einer Kapaziä C in im Eingangskreis dargesell werden. Ausgangsseiig is der Versärker in erser Näherung als geseuere Quelle mi dem Seriewidersand R q aufzufassen. Dami ergib sich folgendes Ersazschalbild: R q Typische Were sind: R in C in V * U A R in : MΩ; 50Ω (HF) C in : pF R q : Ω; 50Ω (HF) Bild 64 Ersazschalbild realer Versärker Die Versärkung V weis bei Messversärkern allgemein folgenden Verlauf auf: V V 0-3dB 0 f G f Bild 65 Ampliudengang bei Versärkern Charakerisisch is der weigehend flache Verlauf über einen grossen Frequenzbereich und der relaiv seile Abfall bei hohen Frequenzen. Dieser Verlauf läss sich in erser Näherung wie das Verhälnis Ausgangs-/Eingangsspannung eines RC-Gliedes darsellen. Der reale Versärker läss sich also weier vereinfach als idealen linearen Versärker mi vorgeschaleem RC-Glied berachen. R C U A Bild 66 RC-Glied April M_Kurs

3 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Grenzfrequenz und Ansiegszei Als Grenzfrequenz wird dabei diejenige Frequenz bezeichne, bei der die Versärkung 1 um 3 db (ensprich 2 oder ~70%) gegenüber dem konsanen Wer bei mileren Frequenzen gefallen is. Bemerkung: Manchmal wird uner Grenzfrequenz auch diejenige definier, bei welcher der Versärkungsfehler 1% überschreie; man muss also ses die Hersellerangaben genau lesen. Moderne Versärker erreichen Versärkungen bis 10 6 und Grenzfrequenzen bis einige 100MHz; allerdings sind hohe Versärkung und gleichzeiig hohe Grenzfrequenz ausserordenlich schwierig zu erzielen. Sehr of wird anselle der Grenzfrequenz die Ansiegszei r (rise ime) angegeben, welche aus dem Verlauf der Ausgangsspannung bei sprunghafer Änderung der Eingangsspannung besimm wird (Sprunganwor). Sie is definier als das Zeiinervall, innerhalb dessen die Ausgangsspannung von 10% auf 90% des Plaeauweres anseig., U A a 100% 90% U A b c 10% r Bild 67 Ansiegszei Im allgemeinen wird ein Verlauf gemäss b angesreb. Zwischen r und f g beseh bei einer gegebenen Versärkersrukur ein feser Zusammenhang. Für prakische Anwendungen gil die Fausformel: r * f 035, g April M_Kurs

4 5.1.4 Ausseuergrenzen Berner Fachhochschule HTI Messechnik Jeder Messversärker arbeie nur in einem endlich grossen Ausseuerbereich linear. Sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsspannung sowie der Ausgangssrom dürfen besimme Were nich überschreien; es ergib sich eine Kennlinie mi Säigung. U A U Amax max Diese maximalen Were dürfen auch nich kurzzeiig überschrien werden, da die einsezenden Überseuerungs- und Begrenzungserscheinungen zu groben Messfehlern führen können. Die Ausseuergrenzen hängen of noch wesenlich vom Frequenzgehal des zu überragenden Signals ab. linearer Bereich Saionäre Versärkerkennlinie Bild 68 Versärker Ausseuergrenzen Eingangsabschwächer Aus schalungsechnischen Gründen is es bei sark variierenden Bereichen der Eingangsspannung zweckmässig, immer die gleiche Konfiguraion für den Versärker zu behalen und das Eingangssignal frequenzunabhängig in den Ausseuerbereich abzuschwächen. Wegen der kapaziiven Komponene der Eingangsimpedanz muss auch der Teiler kapaziive Elemene aufweisen. Ein sufenloser Teiler gesae zusäzlich eine unkalibriere koninuierliche Abschwächung bei verschlecherem Frequenzgang. "Cal" U' E U A Sufenweise geeiche Einsellung Feineinsellung (nich geeich, ausser in Sellung "Cal" des Schleifers) Bild 69 Eingangsabschwächer April M_Kurs

5 Berner Fachhochschule HTI Messechnik 5.2 Elekronensrahl-Oszilloskop Das Elekronensrahl-Oszilloskop, Kahodensrahl-Oszilloskop oder kurz der KO sell zeiabhängige Vorgänge auf dem Schirm einer Elekronensrahlröhre dar und zeig die Momenanwere eines Vorgangs Elekronensrahlröhre In der Elekronensrahlröhre (cahode ray ube, CRT) wird ein Elekronensrahl hoher Geschwindigkei erzeug, der am Ende der Röhre auf einen Leuchbelag prall, in welchem die kineische Energie der Elekronen zum Teil in Lich umgewandel wird, und einen Leuchpunk bilde. Durch ein elekrosaisches Feld kann der Elekronensrahl von der geraden Bahn abgelenk werden; zwei Syseme von Ablenkplaen erlauben zwei um 90 gedrehe Ablenkrichungen, die unabhängig voneinander seuerbar sind. HK W F A Py Px G B Punkschärfe Y X E Punkhelligkei Bild 70 Elekronensrahlröhre A : Anode B : Bildschirm mi Gierlinien F : Fokussierelekroden G : Vakuumgefäss H : Heizfaden K : Kahode NB : Nachbeschleunigung P : Ablenkplaenpaare W : Wehnelzylinder E : Elekronensrahl April M_Kurs

6 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Die Geschwindigkei v der Elekronen läss sich aus der gesamen Beschleunigungsspannung ua und der spezifischen Ladung e/m 0 des Elekrons mi dem Energiesaz berechnen: e v = 2 * ua * m 0 Bei grösseren Geschwindigkeien muss anselle von m 0 die relaivisische Masse eingesez werden. Die Srahlablenkung is proporional zu der über dem Plaenpaar angelegen Spannung u p, wobei die Proporionaliäskonsane nur von geomerischen Abmessungen der Röhre abhäng: Y Srahl = α * u p Zum Srahlerzeugungssysem gehören in der Regel folgende Einseller: Inensiä (Inensiy): Hiermi wird die Vorspannung des Wehnelzylinders und dami die Srahlbildhelligkei eingesell. Fokus (Focus): Hiermi wird die Srahlschärfe eingesell. Asigmaismus (Asigmaism): Manchmal ergib sich in Bildmie ein scharfer Leuchpunk, am Bildrand jedoch nich, oder umgekehr. In diesem Falle kann die Schärfe mi Hilfe des Einsellers «Asigmaismus» korrigier werden. Man sell das Srahlbild zunächs mi «Asigmaismus» gleichmässig unscharf und dann mi "Focus" scharf. Der Einseller «Asigmaismus» is nich immer vorgesehen. April M_Kurs

7 5.2.2 Verikalablenkung Berner Fachhochschule HTI Messechnik Um den Elekronensrahl abzulenken, is am ensprechenden Plaenpaar eine Spannung von einigen 10V erforderlich; das Eingangssignal muss also im allgemeinen versärk werden. Der verwendee Messversärker erlaub zudem, die Posiion des Srahls einzusellen, z.b. um das Bild auf dem Schirm zu verschieben oder die Nullinie bei abgehängem Signal und kurzgeschlossenen Eingangsklemmen (Sellung 0 oder Gnd) auf einen Giersrich zu bringen. Das Signal kann enweder vollsändig (DC) oder nur der Wechselspannungsaneil (AC) alleine dargesell werden. Eine Unerdrückung des Gleichspannungsaneils is of nowendig, z.b. zur Messung der Welligkei einer Gleichspannung. Es soll jedoch wenn immer möglich in der Sellung DC gearbeie werden, um Verzerrungen des Signals zu vermeiden. U y C U y Der lineare Mielwer is vom Signal abgezogen R in U y Welligkei mi DC-Versärker gemessen R in U y Welligkei mi AC-Versärker gemessen, Versärkung vergrösser. gegenüevorhergehenderfigvergrössvergrösser Bild 71 DC und AC Versärker Die unere Grenzfrequenz f u is abhängig von R in * C; übliche Were sind: f u = 1Hz.. 10Hz. U y / Beispiel: f ω = 2 * π * U = 2 Hz U f U = 12,6 s -1 V 0-3dB R in * C = 1 ω U = 80ms f U f Sei R in = 1MΩ C = 80nF Frequenzgang auf Sellung AC Sprunganwor, U y U y bei DC U y bei AC Sprunganwor eines AC-Versärkers im Vergleich zu einem DC-Versärker DC-Ansieg überrieben langsam gezeichne im Vergleich zur Abklingkonsane T bei AC T = RC Bild 72 Grenzfrequenz und Ansiegszei April M_Kurs

8 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Horizonalablenkung und Triggersysem KO's werden üblicherweise zur Berachung des zeilichen Verlaufs einer Spannung u y () verwende; die X-Achse soll als Zeiachse dienen. U y y U x Zeibasis Bild auf dem Schirm x y (y) Zu messender Vorgang: U y = U y () Gewünsches Bild y = c y* uy x = c x* u x= c x* a * U y Zu messender Vorgang (x) x Darsellung eines zu messenden Vorganges auf dem Bildschirm Bild eines einmaligen Vorganges auf dem KO-Bildschirm Bild 73 Horizonalablenkung und Triggersysem Läuf der Srahl einmal über den Schirm, bleib das Bild nur bei Speichergeräen erhalen, sons verblass es mi einer besimmen Zeikonsanen, die vom verwendeen Leuchbelag abhäng. Auf allen Nichspeichergeräen muss das Bild periodisch neu geschrieben werden. Das sez ein periodisches Signal und eine periodische Rampenspannung voraus; zudem müssen beide Signale synchron sein, sons ensehen «laufende» Bilder. U x y Bild auf dem Schirm U y U T U T = Triggerlevel Triggerimpuls U y Rücklauf: Srahl unerdrücken (-Ug am Wehnelzylinder) Bild periodischer Vorgänge auf dem KO (Sägezahn mi gleicher Frequenz wie Uy) x U x Rücklauf Prinzip der Triggerung (Verwendung der posiiven Flanke) Bild 74 Triggerung April M_Kurs

9 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Eine elegane Mehode, bei periodischen Signalen sehende Bilder zu erhalen, is die Triggerung. Überschreie, bzw. unerschreie die Eingangsspannung u y einen vorwählbaren Wer U T, so ensehen in einer ensprechenden elekronischen Schalung Triggerimpulse. Je nach gewünscher Flankenpolariä (= sig(du y /d)) lös dann der posiive oder negaive Puls den Sägezahngeneraor aus. Die Horizonalablenkung kann dann mi einer vom Vorgang unabhängigen, kalibrier einsellbaren Geschwindigkei ablaufen. Is der Bildrand erreich, wird der Srahl dunkel geseuer, auf den Anfangspunk zurückgesell und geware, bis wieder ein geeigneer Triggerpuls erschein. Vom Durchqueren der Triggerschwelle bis zum Saren des Sägezahngeneraors vergeh eine gewisse Verzögerungszei v ; der im allgemeinen ineressierende Ansiegsabschni des Signals um und vor dem Triggerpunk wird nich dargesell. u y () Ohne VL U T V 2 Mi VL 1 VL Bild 75 Trigger Verzögerung Soll ein KO für die Wiedergabe von Impulsflanken mi sehr kurzen Ansiegs- oder Abfallzeien geeigne sein, so muss das Verikalsignal verzöger werden. Diese Verzögerung von ewa 50ns wird durch eine eingebaue Verzögerungsleiung (delay line) bewirk. Will man nich eine Zeifunkion u y () abbilden, sondern irgend einen Zusammenhang y = f(x), so kann man an den Ablenkplaenpaaren ensprechende Spannungsfunkionen u x () und u y () anlegen. Auf dem Bildschirm erschein eine u x -u y -Darsellung mi der Zei als Parameer. Wichige Anwendungsfälle für diese Beriebsweise sind Phasenmessungen miels Lissajous-Figuren und die Darsellung von Kennlinien. KO's sind sehr universelle Messgeräe und besizen inern eine Vielzahl von Einrichungen für die Anpassung an spezielle Abbildungsaufgaben und Signalpegel. Das folgende Blockschema eines Sandard-KO fass die bisherigen Berachungen zusammen. April M_Kurs

10 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Y-Eingang DC AC 0 (GND) Abschwächer Verikal- Versärker Verzögerungsleiung Kalibrierspannungsquelle AC Triggereingang X-Eingang AC DC 0 (GND) DC 0 (GND) Ex. Nez ~ In. Sromversorgung Trigger Seuergeneraor Hochspannungsversorgung Hellseuerung Sägezahngeneraor N A F H K In. Ex. Horizonal- Versärker Bild 76 KO Blockschalbild Zusammenfassung der Einsellmöglichkeien, welche zur Sandardausrüsung eines KO gehören: Level (Niveau): Hier wird der Wer des Triggerniveaus U T eingesell, bei dem die Zeiablenkung und dami das Bild einsezen soll. Erreich der Vorgang u y () das Triggerniveau nich, dann bleib der Srahl ses dunkelgeseuer. Slope (Flanke): Man sieh, dass ein eingeselles Triggerniveau U T mi der abzubildenden Funkion u y () innerhalb jeder Periode jeweils zwei Schnipunke ergib, einen im anseigenden Teil (+) und einen im abfallenden Teil (-) einer Halbschwingung. Mi Hilfe des Schalers «Flanke» wird der Triggerschalung dann zusäzlich angegeben, ob die Zeiablenkung im Bereich der anseigenden oder der abfallenden Flanke einsezen soll. Dieser Schaler is demnach in der Regel nur mi «+» oder «-» beschrife; er kann auch mi anderen Schalerfunkionen kombinier sein. Sabiliy (Sabiliä): Dieser Einseller is nich immer vorhanden. Wenn er vorhanden is, is er so einzusellen, dass die Zeiablenkung gerade noch nich unabhängig vom abzubildenden Vorgang einsez. Is der Sabiliäseinseller «überdreh», so enseh kein sehendes Bild mehr. Man nenn diese Beriebsar «Freilauf» (free run). Die Einsellmöglichkei «Freilauf» kann auch mi anderen Einsellern kombinier sein. April M_Kurs

11 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Auomaic (Auomaik): Zu Beginn einer Messung is man sich nich immer gleich darüber klar, ob der Versärkungsfakor des Geräes so eingesell is, dass das Triggerniveau U T asächlich erreich werden kann. Für diesen Fall enhalen die meisen Oszilloskope eine Auomaik-Schalung, die zunächs sichersell, dass ers einmal überhaup irgendein orienierendes Bild erschein. Nach dem alle vorbereienden Einsellungen erledig sind, geh man dann zur normalen Niveauriggerung über. Source (Triggerquelle): Inern, Exern, Nez (Line). Hiermi kann vorgewähl werden, ob das für die Seuerung der Horizonalablenkung erforderliche Triggersignal (u y ()) inern aus dem y-kanal bezogen, über einen besonderen Eingang exern zugeführ oder inern von der Nezfrequenz abgeleie werden soll. Für verschiedene Darsellungsaufgaben is jeweils das eine oder andere Verfahren voreilhafer. Time/Div (Zeimasssab): Zeimasssab der Horizonalablenkung, meis grob und fein einsellbar. Man beache, dass der am Grobschaler aufgedrucke Zeimasssab nur dann zuriff, wenn der Feineinseller eine besimme Rassellung einnimm. Ampl/Div (Y-Masssab): Ebenfalls meis grob und fein einsellbar. Auch hier gil der am Grobschaler aufgedrucke Masssabsfakor nur dann, wenn der Feineinseller eine besimme Rassellung einnimm. X-Masssab für den Fall der Beriebsweise y = f(x); hier is of nur ein Feineinseller vorhanden. AC-DC-0. Dieser Schaler is ses einem Eingang zugeordne und ha folgende Funkion: Sellung AC (Alernaing curren): Es wird nur der Wechselspannungsaneil des Eingangssignals überragen. Sellung DC (Direc curren): Es wird der Gleichaneil und der Wechselaneil des Eingangssignals überragen. Sellung 0: Der Eingang is inakiv, er nimm kein Signal an. Diese Einsellung dien zur Konrolle der Ruhelage des Srahlbildes. Y Posiion (Srahllage Y): Hiermi kann die Ruhelage des Elekronensrahls in y- Richung veränder werden. X Posiion (Srahllage X): Hiermi kann die Ruhelage des Elekronensrahls in x- Richung veränder werden. April M_Kurs

12 5.2.4 Zweikanaloszilloskop Berner Fachhochschule HTI Messechnik Sehr of möche man zwei zeiabhängige Vorgänge gleichzeiig auf dem Bildschirm darsellen, ewa um wechselseiige Abhängigkeien beider Signale zu sudieren. Dazu bieen sich prinzipiell zwei Lösungen an: Dual beam (Echer Zweisrahl-KO). Mehrere, meis 2 Srahlsyseme sind in derselben Röhre eingebau. Beide sind unabhängig voneinander und bilden je ein Y-Signal ab; die X-Ablenkung is jedoch fas immer gemeinsam. Ein besonderer Voreil dieses Typs is, dass man ses die Gewähr ha, dass gleichzeiig ablaufende Ereignisse auch asächlich übereinander dargesell werden. Diese Geräe sind selen, da sie relaiv euer und aufwendig sind. Dual Channel (Zweikanal- oder Mehrkanal-KO). Der Elekronensrahl wird durch elekronische Umschalung so schnell zwischen beiden Vorgängen gewechsel, dass das Auge zwei scheinbar voneinander unabhängige Bilder sieh. Während des Kanalwechsels muss der Elekronensrahl dunkelgeseuer werden. Es sind in der Regel folgende Beriebsaren möglich: Chopped u y Alernae Kanal 1 Kanal 1 Kanal 1 u x Kanal 2 Kanal 2 Kanal 2 Bild 77 Beriebsaren 2-Kanal KO Chopped (Hackberieb): Der Elekronensrahl spring sehr schnell zwischen beiden abzubildenden Vorgängen hin und her. Diese Beriebsar is für die Abbildung langsamer Vorgänge zweckmässig. Alernae (Wechselberieb): Es wird immer abwechselnd der erse Vorgang vollsändig geschrieben, dann der zweie, dann wieder der erse, usw. Diese Beriebsar is für die Abbildung von Vorgängen höherer Frequenz zweckmässig. Man wähl die Beriebsar so, dass ein ungesöres und flimmerfreies Gesambild enseh. Bei manchen Geräen wird die Beriebsar in Abhängigkei vom eingesellen Zeimasssab zwangsweise vorgegeben. April M_Kurs

13 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Vorsich: Die Darsellung muss in der Beriebsar «Alernae» nich phasenrichig sein! Durch Triggerfehler können gleichzeiige Ereignisse gegeneinander verschoben oder nich gleichzeiige übereinander erscheinen. Es muss dafür gesorg werden, dass die zur Triggerung verwendee Spannung immer dem gleichen Kanal ensamm oder noch besser die exerne Triggerung gewähl wird. Weier is zu konrollieren, ob sich bei der Versellung des Triggerpegels beide Einzelbilder enlang der Zeiachse parallel zueinander verschieben; sons lieg ein Triggerfehler vor und es lassen sich keine Aussagen über die Zeiverhälnisse machen Spezialoszilloskope Für Sonderanwendungen gib es eine Vielzahl von Spezialoszilloskopen, wie: KO mi zweier Zeibasis Eine Doppelzeibasis wird zur Realisierung einer verzögeren Zeiablenkung (Delayed Sweep) benöig. Dami läss sich aus einem deailreichen Gesamsignal ein Teilbereich über die ganze Bildschirmbreie darsellen, der möglicherweise nich den Trigger auslösen kann. Haupzeibasis Ausschnivergrösserung Trigger Sägezahn Haupzeibasis verzögerer Trigger Sägezahn der verzögeren Zeibasis (delayed sweep) Bild 78 KO mi zweier Zeibasis Bei den meisen solchen KO wird zuers das ganze Bild dargesell, der gewünsche Ausschni miels der gewählen Verzögerungszei und der Einsellung der zweien Zeibasis darin aufgehell und auf «Delayed Sweep»-Berieb umgeschale. April M_Kurs

14 5.4 Hilfsmiel Berner Fachhochschule HTI Messechnik KO-Sonde Die Eingangsimpedanz eines KO is unabhängig vom Bereich und beräg 1MΩ (normier) parallel zu pF. Um höhere Spannungen messen zu können oder das Messobjek weniger zu belasen werden Sonden vorgeschale. Übliche Spannungseilungen sind (1:1), 1:10, 1:100, (1:1000) und sollen frequenzunabhängig bleiben. Häufig sör die kapaziive Komponene der Eingangsimpedanz, welche durch die parallel liegende Kabelkapaziä von pF/m noch erhöh wird. Eine Redukion dieser kapaziiven Belasung läss sich mi folgender Spannungseiler- Schalung erreichen, wobei C K die Kabelkapaziä bedeue. R s C s u in R in C k R in C in u E C in Ersazschema der Sonde Kabel R S C S R Sin // C Sin Bild 85 KO-Sonde Dieser Spannungseiler is frequenzunabhängig, wenn ( ) RC = R C + C S S in K in dann gil: U U E in = R S Rin + R in < 1, RSin = RS + Rin > Rin und C Sin = ( + ) C C C S K in C + C + C S K in < C + C K in April M_Kurs

15 Berner Fachhochschule HTI Messechnik U C s zu klein C s richig C s zu gross Bild 86 Einsellung der Sonde bei recheckigem Eingangssignal Eine Verkleinerung der Eingangskapaziä läss sich passiv nur mi einer Redukion der Empfindlichkei erkaufen. Da C K + C in vom Eingangsversärker und der Kabellänge abhängen, muss eine solche Sonde abgleichbar sein. Am einfachsen läss sich dieser Frequenzabgleich am jeweiligen KO-Eingang mi dem Rechecksignal vornehmen, das in der eingebauen Kalibrier-Spannungsquelle bereigesell wird. Akive Sonden bewirken keine Redukion der Empfindlichkei, da sie in der Sondenspize einen einfachen Versärker enhalen, welcher als Impedanzwandler dien. Wie bei jedem Versärker is auf die zulässige Eingangsspannung genau zu achen und neben dem Signalkabel muss noch ein Speisekabel geführ werden. April M_Kurs

16 6.4 Messung der Phase Berner Fachhochschule HTI Messechnik Bei Phasenmessungen handel es sich immer darum, den Nullphasenunerschied einer sinusförmigen Wechselgrösse gegenüber einer sinusförmigen Bezugswechselgrösse gleicher Frequenz zu besimmen. Da es nich möglich is, mi unabhängigen Geräen zwei exak gleiche Frequenzen zu erzeugen, muss die Referenzfrequenz mi der zu messenden Grösse synchronisier werden, sons änder sich der Phasenunerschied koninuierlich. Bei nich sinusförmigen periodischen Vorgängen kann nur von einer Zeiverschiebung v zwischen zwei definieren Sellen (z.b. Nulldurchgänge) gesprochen werden. Das Vorzeichen des Nullphasenwinkels is eine Quelle dauernder Verwirrung, da es vom mahemaischen Ansaz der phasenverschobenen Grösse abhäng. Gele für die Bezugsgrösse X B und die phasenverschobene Grösse X: X = X $ *sin( ω ) B bzw. X = X$ ( ) B B *sin ω + ϕ B so is ϕ posiiv, wenn X X B voreil. Bezugsspannung u B () Bezugsspannung u B () Zeigerdiagramm u() u B () u() u B () u() Voreilung ϕ > 0 û û B u() ϕ ϕ 2π * T > 0 2π * T < 0 Nacheilung ϕ < 0 û û B a.) Voreilung b.) Nacheilung u B () = û B *sin(ω) u() = û*sin(ω + ϕ) Bild 98 Phasenmessung KO als Phasenmesser Mi einem Zweisrahl-KO oder Zweikanal-KO läss sich der Phasenunerschied zwischen zwei Wechselspannungen direk beobachen. Es is dabei wichig, dass die Nullinien der beiden Signale genau zusammenfallen und bekann sind. Ebenso is beim Zweikanal-KO zu prüfen, ob auf dem Bildschirm nich durch Triggerfehler eine falsche zeiliche Zuordnung zwischen beiden Wechselspannungen vorgeäusch wird. Diese Gefahr beseh insbesondere im Mode «Alernae». April M_Kurs

17 Berner Fachhochschule HTI Messechnik Phasenmessung mi Lissajous-Figuren Beide Wechselspannungen besizen die gleiche Frequenz; im X-Y-Berieb eines KO erschein daher auf dem Bildschirm eine Ellipse. Diese Figur muss bezüglich des X-Y-Achsenkreuzes zenrier werden; dann kann aus dem Sreckenverhälnis b/a oder d/c auf den Nullphasenunerschied geschlossen werden. Das Vorzeichen läss sich nur fessellen, wenn die Frequenz so niedrig is, dass man den Umlaufsinn der Ellipse erkennen kann (f < 20Hz). Wichig is zudem, dass die beiden Wechselspannungen sauber sinusförmig sind, und dass der X- und Y-Kanal des KO genau den gleichen Frequenz- und Phasengang aufweisen. c d u y () ϕ = -45 a b u x () u () x = u () B Bild 99 Phasenmessung mi Lissajous-Figuren April M_Kurs