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안녕하세요, KOLAS 인정 국가교정기관 한국캘랩(주)입니다 :)

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당사는 계측기/측정기 전문 교정기관으로 교정 성적서, 시험성적서를 발급하는 업체이며, 인가 항목수 260 항목으로 국내 TOP3 규모의 전문 교정기관입니다.

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오늘은 전기​ 분야 중 파형 측정기에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

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▶ 파형 측정기란?

전기적인 신호의 파형을 화면에 그려주는 장치로서 시간의 변화에 따라 신호들의 크기가 어떻게 변화하고 있는지를 나타내줍니다. 세로(Y) 축은 전압을, 가로(X) 축은 시간을 나타내며, Z 축은 디스플레이의 명암 또는 밝기를 나타냅니다. 

파형 측정기는 작동 방식에 따라 크게 아날로그형과 디지털형으로 나눌 수 있습니다. 

아날로그형은 인가된 전압이 화면상의 전자빔을 움직여 파형을 연속적인 아날로그 형태로 바로 나타내며, 디지털형은 파형을 샘플링한 후 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 이용해서 디지털로 변환시키고, 변환된 디지털 정보를 파형으로 재구성하여 화면에 나타냅니다.

▶ 파형 측정기의 교정

파형 측정기는 전기 전자공학, 통신 등 다양한 분야에서 사용되는 핵심 장비이기 때문에 교정을 통해 정밀 정확도를 확보하는 것이 중요합니다. 교정 시 측정항목으로는 수직부 계통 (vertical system), 수평부 계통 (horizontal system), 주파수 대역폭 (frequency bandwidth), 교정신호출력 (calibrator output)이 있습니다.

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이와 관련된 몇 가지 용어에 대해서 설명드리겠습니다.

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1. 주파수 대역폭 (frequency bandwidth)

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주파수가 변경되었을 때 이득 또는 손실치의 기준 주파수에 대한 값으로부터의 편차가 규정된 한도 내에 있는 주파수 범위를 말하며, 상한 주파수(fh)와 하한 주파수(fl)의 차이를 나타내는 값으로 일반적으로 주파수 대역(△ f)은 다음과 같이 정의됩니다. 

△ f ＝ fh － fl

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2. dB (decibel)

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증폭기의 이득(gain)이나 감쇠기의 감쇠량, 전력비 및 상대 전력을 나타내는데 이용되는 dB은 임의의 기준 전력(Pref)에 대한 피측정 전력의 비에 사용 대수를 취하여 10배 한 것으로 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

3. 3 dB 대역폭 (3 dB bandwidth)

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중심 주파수에서 양쪽으로 3 dB씩 떨어진 지점 간의 폭을 지칭합니다. 3 dB가 떨어져 있다는 것은 크기가 반으로 줄어든 지점까지를 의미하기 때문에 반전력 대역폭이라는 말로 사용하기도 합니다. 파형 측정기에서의 주파수 대역폭은 최대 증폭도의 1/2 (-3 dB = 0.707) 이 되는 주파수 즉, 3 dB 주파수 대역폭을 의미합니다.

이어서 파형 측정기 교정 방법에 대해서 간단하게 설명드리겠습니다. 

​그림과 같이 파형 측정기 교정기와 파형 측정기를 연결한 후 파형 측정기 교정기의 VOLT 기능을 통해 파형 측정기의 V/Div Range 별로 전압을 측정하고, MARKER 기능을 통해 Time/Div Range에 맞추어 시간 주기를 측정합니다.

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(MARKER인가시 측정화면)

파형 측정기 교정기의 LEVEL SINE 기능으로는 주파수 대역폭을 측정할 수 있습니다. 출력 레벨을 600 mV로 설정하고 주파수는 파형 측정기의 범위에 맞추어 가변하며 파형 측정기가 지시하는 전압을 측정합니다. 이때 각 측정 전압이 기준전압에 대하여 424 mV(-3 dB) 이상이 되어야 합니다. 그리고 파형 측정기 Cal 단자의 전압과 주파수를 측정하여 교정신호가 잘 나오는지 확인합니다.

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이상 파형 측정기에 대하여 알아봤습니다.

*한국캘랩은 해당 측정, 분석 및 오랜 경험을 바탕으로 서비스를 제공하고 있으며 정확하고 신속한 교정 서비스로 많은 신뢰를 얻고 있는 종합 교정기관입니다. 

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그 외에도 260개 항목에 대한 다양한 교정 서비스를 제공하고 있으니, 문의사항 있으시면 언제든 연락 주시기 바랍니다. 항상 신속, 정확하고 신뢰성 있는 품질로 보답할 것을 약속드립니다.

<자료 및 이미지 출처>

- KASTO (파형측정기의 표준교정절차 : KASTO 06-40426-068)

- Cal-Lab (파형측정기의 교정업무표준서 : CLAB-TM-40421-118)

- Tektronix 오실로스코프의 모든 것 (입문서)