ЖУРНАЛ «СТА» №2/2016

Активные пробники Активный пробник использует ком- пенсированный делитель напряжения на входе усилителя. Буферизованный выход усилителя работает на терминиро- ванный (согласованный по волновому сопротивлению) коаксиальный кабель, как это реализовано в низкоёмкостном пассивном пробнике. Эта схема позво- ляет изолировать пробник от ёмкостной нагрузки кабеля и входных цепей диги- тайзера. Такие пробники обычно пи- таются от осциллографов и работают со- вместно с ними. Для их использования с дигитайзером необходимо обеспечить внешний источник питания и при не- обходимости контрольный интерфейс. Выбор пассивного пробника Высокоимпедансные пассивные про- бники доступны в нескольких вариантах, отличающихся коэффициентом ослабле- ния. Общеупотребительными являются значения коэффициента деления атте- нюатора 10:1 и 100:1. Для работы с вхо- дом дигитайзера, терминированным 1 МОм, они обеспечивают входное со- противление 10МОм или 100МОм соот- ветственно. Дигитайзеры с разрешением от 14 до 16 бит хорошо согласуются с пробниками 100:1, так как имеют доста- точный динамический диапазон для об- работки небольших сигналов после их ослабления пробником. Пробники должны соответствовать входной ёмкости дигитайзера. Для ка- нала дигитайзера с входной ёмкостью 35 пФ необходимо выбрать пробник с достаточным для этого диапазоном компенсации ёмкости. Большинство высокоимпедансных пробников имеют разъёмы типа BNC. Хорошо, если и дигитайзер имеет BNC- входы, но конструктивно для размеще- ния разъёмов BNC необходимо много пространства, а передняя панель при- бора часто очень мала. В этом случае вам может потребоваться дополнитель- ный адаптер. Например, если в самом дигитайзере применяются соединители типа SMA, то для соединения с пробни- ком будет необходим адаптер-переход- ник SMA в BNC. Низкоёмкостные пассивные пробни- ки работают на входную нагрузку диги- тайзера 50 Ом. Поскольку эти пробники обычно поддерживают ширину полосы пропускания в диапазоне порядка гига- герц и более, то они обычно используют коннекторы SMA. Датчики Сенсоры, или датчики – это элемен- ты, чувствительные к различным физи- ческим воздействиям и преобразующие их в уровень напряжения, пропорцио- нальный значению измеряемого свой- ства. Типичным примером является дат- чик тока. Он формирует выходной сиг- нал с величиной напряжения, пропор- циональной измеряемому току. В табл. 4 представлены несколько типичных при- меров датчиков, измеряемые ими физи- ческие величины, а также единицы из- мерения. Интерфейс датчика Для корректного применения сенсо- ра или датчика с дигитайзером необхо- димо знать их параметры: выходной диапазон, выходное сопротивление, по- лосу пропускания и чувствительность. Выходной диапазон датчика должен быть в пределах диапазона входных на- пряжений дигитайзера, в противном случае для приведения его к соответ- ствующим значениям диапазона диги- тайзера потребуются аттенюаторы или усилители. Большинство датчиков раз- работано для работы с фиксированным импедансом. Дигитайзеры, как и другие измерительные приборы, как правило, имеют входное сопротивление 1 МОм или 50 МОм. Большинство широкополосных дат- чиков согласуется с нагрузкой 50 Ом. Менее широкополосные датчики могут требовать 1 МОм нагрузки. Некоторые специализированные датчики могут быть предназначены для работы с дру- гими импедансами нагрузок, например, 75 или 600 Ом. В этих случаях потребу- ется обеспечить дополнительное согла- сование сопротивлений, а также соот- ветствующую корректировку чувстви- тельности датчика. Чтобы избежать уменьшения эффек- тивной полосы пропускания всей си- стемы датчик–дигитайзер, полоса про- пускания дигитайзера должна быть значительно шире полосы пропускания датчика. Соотношение полос пропуска- ния дигитайзера и датчика больше 7:1 даст ошибку при измерении амплитуды сигнала 1% или меньше. Чувствительность – отношение изме- нения сигнала на выходе измерительно- го прибора к вызывающему его измене- нию измеряемой величины. Например, чувствительность акселерометра может быть определена как 10 мВ/g. Это озна- чает, что для измеряемой физической величины в 1g (ускорение свободного падения) преобразователь выдаст сиг- нал 10 мВ. Представление о чувстви- тельности датчика очень важно для ка- либровки показаний дигитайзера непо- средственно в единицах измерения фи- зических величин, отличных от элек- трической амплитуды. Большинство преобразователей (дат- чиков) требуют применения отдельно- го источника питания, который работа- ет как внешний по отношению к диги- тайзеру. Примеры применений пробников и датчиков Пассивные зонды с изменяемым масштабом Пассивные пробники с аттенюатором, коэффициент деления которых отличает- ся от значения 1:1, также ослабляют уров- ни напряжения на входе дигитайзера. Вы можете компенсировать это ослабле- ние масштабированием входного сигна- ла. Если для контроля, сбора и анализа сигнала вы используете программное обеспечение Spectrum SBench 6, то дан- ную функцию можно легко реализовать в настройке аналогового канала, как по- казано на рис. 21. Прежде всего дважды щёлкните мы- шью по значку канала, к которому под- ключён пробник в списке аналоговых входов в левой части экрана. Окно вы- бранного канала появится наверху списка, как показано на рисунке. ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А 13 СТА 2/2016 www.cta.ru Таблица 4 Отдельные примеры распространённых сенсоров и датчиков Тип сенсора/датчика Измеряемое физическое свойство Типичные единицы измерения Токовый датчик (токовый пробник, шунт, трансформатор) Ток А Акселерометр Ускорение г/с Датчик усилия Сила Н или кгс Датчик давления Давление Па или фунт/кв. фут (psi) Микрофон Уровень звукового давления Па Термометр (термопара, термистор или резистивный температурный детектор – RTD) Температура °С или F Тахометр, оптический звукосниматель Скорость вращения об/мин (RPM) Оптический сенсор (фотодиод, фототранзистор, фотоумножитель) Освещённость лк Магнитное поле (датчик Холла) Магнитная индукция Тл Детектор частиц (электронный умножитель, детектор радиации) Уровень радиации мкР/ч