Светолучевые и электроннолучевые осциллографы - ABCD42.RU

Светолучевые и электроннолучевые осциллографы

Реферат: Светолучевые и электроннолучевые осциллографы

Иркутская Государственная Сельскохозяйственная Академия.

на тему : “Светолучевые и электроннолучевые осциллографы”.

Список использованной литературы………………………………………….8

Электроннолучевой осциллограф

Прибор для наблюдения функциональной связи между двумя или несколькими величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Для этой цели сигналы параметра и функции подают на взаимно перпендикулярные отклоняющие пластины осциллографической электроннолучевой трубки и наблюдают, измеряют и фотографируют графическое изображение зависимости на экране трубки. Это изображение называют осциллограммой. Чаще всего осциллограмма изображает форму электрического сигнала во времени. По ней можно определить полярность, амплитуду и длительность сигнала. Осциллограф часто имеет проградуированные в в по вертикали и в сек по горизонтали шкалы на экране трубки. Это обеспечивает возможность одновременного наблюдения и измерения временных и амплитудных характеристик всего сигнала или его части, а также измерения параметров случайных или однократных сигналов. Иногда изображение исследуемого сигнала сравнивают с калибровочным сигналом или применяют компенсационный метод измерений.

Рис1 (Блок-схема электронного осциллографа).

Исследуемый сигнал А (рис. 1 ) поступает на вход усилителя вертикального отклонения, предназначенного для согласования величины отклонения луча с величиной входного сигнала. Коэффициент усиления регулируется. Горизонтальное перемещение луча создаётся генератором развёртки, который формирует для этой цели пилообразное напряжение Г (линейно изменяющееся во времени). Пилообразное напряжение поступает на вход усилителя горизонтального отклонения, который обеспечивает на выходе напряжение Е, подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины трубки. Электронный луч перемещается по горизонтали с постоянной скоростью, создавая таким образом линейную развертку времени. Скорость развертки регулируется.

Для получения стабильного изображения исследуемого сигнала на экране трубки каждая новая развёртка должна начинаться с одной и той же фазы сигнала. Это обеспечивается подачей исследуемого сигнала с вертикального усилителя на синхронизатор, который формирует импульс В запуска генератора развёртки в момент, соответствующий выбранной точке исследуемого сигнала. Для того чтобы электронный луч был виден только во время прямого хода луча (t2 t1 ), генератор вырабатывает импульс Д подсвета луча, который подаётся на управляющую сетку (модулятор) трубки. Он имеет положительную полярность, прямоугольную форму и длительность, равную длительности прямого хода развёртки. Т. к. для запуска генератора развёртки используется исследуемый сигнал, а синхронизатор и генератор развёртки срабатывают не мгновенно, а с некоторым запаздыванием (доли мксек ), то для наблюдения начального участка сигнала в тракт вертикального отклонения вводится линия задержки, компенсирующая время срабатывания синхронизатора и генератора развёртки (время задержки сигнала несколько превышает время срабатывания). При отсутствии линии задержки на экране трубки можно видеть только ту часть исследуемого сигнала, которая следует после момента t1 (кривая Б).

Осциллограф содержит также источники высоковольтного и низковольтного питания. Первый используется только для питания трубки, а второй — для питания электронной схемы остальных узлов и блоков прибора.

Важными характеристиками осциллографа, определяющими его эксплуатационные возможности, являются: 1) коэффициент отклонения — отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча, вызванному этим напряжением (в /см или в /дел ); 2) полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого коэффициент отклонения осциллографа уменьшается не более чем на 3 дб относительно его значения на средней (опорной) частоте; 3) время нарастания tн , в течение которого переходная характеристика осциллографа нарастает от 0,1 до 0,9 от амплитудного значения (часто употребляется вместо полосы пропускания); верх. граничная частота полосы пропускания f в связана с tн соотношением: ; 4) коэффициент развертки — отношение времени tн к величине отклонения луча, вызванного напряжением развёртки за это время (в сек /см или сек /дел ); 5) скорость записи — максимальная скорость перемещения луча по экрану, при которой обеспечивается фотографирование или запоминание (для запоминающего осциллографа) однократного сигнала. Перечисленные параметры определяют амплитудный, временной и частотный диапазоны исследуемых сигналов.

Погрешность измерения сигналов зависит от погрешностей коэффициента отклонения и коэффициента развёртки (обычно

2-5%). от частоты (длительности) исследуемого сигнала и полосы пропускания (времени нарастания сигнала tн ). Если измеряемый параметр сигнала ³ 5 tн , то он воспроизводится на экране осциллографа с погрешностью £ 2%.

Вместо погрешностей коэффициентов отклонения и развёртки для осциллографов часто указывают близкие им погрешность измерения амплитуды стандартного сигнала (синусоидального определённой частоты или прямоугольного импульса достаточно большой длительности) и погрешность измерения временных интервалов.

Для одновременного исследования двух или более сигналов используются многолучевые осциллографы, а также многоканальные электронные коммутаторы, встраиваемые в тракт вертикального отклонения. Электронный коммутатор обеспечивает получение изображения нескольких сигналов на однолучевой трубке при последовательном подключении источников этих сигналов к тракту вертикального отклонения. Электронные коммутаторы используются, как правило, для исследования временных (фазовых) соотношений нескольких синхронных сигналов.

Для изучения части исследуемого сигнала, в том числе отстоящей на значительное время от его начала, применяется растяжка развёртки (часть пилообразного напряжения, подаваемого на вход усилителя горизонтального отклонения, усиливается в несколько раз, что эквивалентно увеличению в несколько раз длины развёртки) или задержка запуска развёртки (задержанная развёртка). Задержанная развёртка эквивалентна растяжке развёртки в несколько тысяч раз.

Наибольшими функциональными возможностями обладают осциллографы со сменными блоками в трактах вертикального и горизонтального отклонения. Перестановкой блоков можно получить осциллографы с различными характеристиками: широкополосный, высокочувствительный, 2- или 4-канальный, дифференциальный и т.д. В зависимости от особенностей схемы осциллографы делятся на универсальные, запоминающие, стробоскопические, скоростные и специальные (см. табл.).

Некоторые типы осциллографов и их характеристики:

Коэффициент отклонения, мв /дел — в /дел

Светолучевые и электроннолучевые осциллографы

Иркутская Государственная Сельскохозяйственная Академия.

Реферат

на тему: “Светолучевые и электроннолучевые осциллографы”.

Выполнил:

Проверил:

Иркутск 2004

План:

Электроннолучевой осциллограф…………………………………………….2

Светолучевой осциллограф……………………………………………………6

Список использованной литературы………………………………………….8

Электроннолучевой осциллограф

Прибор для наблюдения функциональной связи между двумя или несколькими величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Для этой цели сигналы параметра и функции подают на взаимно перпендикулярные отклоняющие пластины осциллографической электроннолучевой трубки и наблюдают, измеряют и фотографируют графическое изображение зависимости на экране трубки. Это изображение называют осциллограммой. Чаще всего осциллограмма изображает форму электрического сигнала во времени. По ней можно определить полярность, амплитуду и длительность сигнала. Осциллограф часто имеет проградуированные в в по вертикали и в сек по горизонтали шкалы на экране трубки. Это обеспечивает возможность одновременного наблюдения и измерения временных и амплитудных характеристик всего сигнала или его части, а также измерения параметров случайных или однократных сигналов. Иногда изображение исследуемого сигнала сравнивают с калибровочным сигналом или применяют компенсационный метод измерений.

Рис1 (Блок-схема электронного осциллографа).

Исследуемый сигнал А (рис. 1) поступает на вход усилителя вертикального отклонения, предназначенного для согласования величины отклонения луча с величиной входного сигнала. Коэффициент усиления регулируется. Горизонтальное перемещение луча создаётся генератором развёртки, который формирует для этой цели пилообразное напряжение Г (линейно изменяющееся во времени). Пилообразное напряжение поступает на вход усилителя горизонтального отклонения, который обеспечивает на выходе напряжение Е, подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины трубки. Электронный луч перемещается по горизонтали с постоянной скоростью, создавая таким образом линейную развертку времени. Скорость развертки регулируется.

Для получения стабильного изображения исследуемого сигнала на экране трубки каждая новая развёртка должна начинаться с одной и той же фазы сигнала. Это обеспечивается подачей исследуемого сигнала с вертикального усилителя на синхронизатор, который формирует импульс В запуска генератора развёртки в момент, соответствующий выбранной точке исследуемого сигнала. Для того чтобы электронный луч был виден только во время прямого хода луча (t2t1), генератор вырабатывает импульс Д подсвета луча, который подаётся на управляющую сетку (модулятор) трубки. Он имеет положительную полярность, прямоугольную форму и длительность, равную длительности прямого хода развёртки. Т. к. для запуска генератора развёртки используется исследуемый сигнал, а синхронизатор и генератор развёртки срабатывают не мгновенно, а с некоторым запаздыванием (доли мксек), то для наблюдения начального участка сигнала в тракт вертикального отклонения вводится линия задержки, компенсирующая время срабатывания синхронизатора и генератора развёртки (время задержки сигнала несколько превышает время срабатывания). При отсутствии линии задержки на экране трубки можно видеть только ту часть исследуемого сигнала, которая следует после момента t1 (кривая Б).

Читайте также  Структура тарифной системы

Осциллограф содержит также источники высоковольтного и низковольтного питания. Первый используется только для питания трубки, а второй — для питания электронной схемы остальных узлов и блоков прибора.

Важными характеристиками осциллографа, определяющими его эксплуатационные возможности, являются: 1) коэффициент отклонения — отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча, вызванному этим напряжением (в /см или в /дел); 2) полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого коэффициент отклонения осциллографа уменьшается не более чем на 3 дб относительно его значения на средней (опорной) частоте; 3) время нарастания tн, в течение которого переходная характеристика осциллографа нарастает от 0,1 до 0,9 от амплитудного значения (часто употребляется вместо полосы пропускания); верх. граничная частота полосы пропускания f в связана с tн соотношением: ; 4) коэффициент развертки — отношение времени tн к величине отклонения луча, вызванного напряжением развёртки за это время (в сек /см или сек /дел); 5) скорость записи — максимальная скорость перемещения луча по экрану, при которой обеспечивается фотографирование или запоминание (для запоминающего осциллографа) однократного сигнала. Перечисленные параметры определяют амплитудный, временной и частотный диапазоны исследуемых сигналов.

Погрешность измерения сигналов зависит от погрешностей коэффициента отклонения и коэффициента развёртки (обычно

2-5%). от частоты (длительности) исследуемого сигнала и полосы пропускания (времени нарастания сигнала tн). Если измеряемый параметр сигнала ³ 5 tн, то он воспроизводится на экране осциллографа с погрешностью £ 2%.

Вместо погрешностей коэффициентов отклонения и развёртки для осциллографов часто указывают близкие им погрешность измерения амплитуды стандартного сигнала (синусоидального определённой частоты или прямоугольного импульса достаточно большой длительности) и погрешность измерения временных интервалов.

Для одновременного исследования двух или более сигналов используются многолучевые осциллографы, а также многоканальные электронные коммутаторы, встраиваемые в тракт вертикального отклонения. Электронный коммутатор обеспечивает получение изображения нескольких сигналов на однолучевой трубке при последовательном подключении источников этих сигналов к тракту вертикального отклонения. Электронные коммутаторы используются, как правило, для исследования временных (фазовых) соотношений нескольких синхронных сигналов.

Для изучения части исследуемого сигнала, в том числе отстоящей на значительное время от его начала, применяется растяжка развёртки (часть пилообразного напряжения, подаваемого на вход усилителя горизонтального отклонения, усиливается в несколько раз, что эквивалентно увеличению в несколько раз длины развёртки) или задержка запуска развёртки (задержанная развёртка). Задержанная развёртка эквивалентна растяжке развёртки в несколько тысяч раз.

Наибольшими функциональными возможностями обладают осциллографы со сменными блоками в трактах вертикального и горизонтального отклонения. Перестановкой блоков можно получить осциллографы с различными характеристиками: широкополосный, высокочувствительный, 2- или 4-канальный, дифференциальный и т.д. В зависимости от особенностей схемы осциллографы делятся на универсальные, запоминающие, стробоскопические, скоростные и специальные (см. табл.).

Некоторые типы осциллографов и их характеристики:

Электрические приборы

Наиболее точными, многоканальными и быстродействующими приборами для записи виброграмм являются осциллографы, магнитографы и самопишущие приборы, получающие сигнал от вибродатчиков или тензорезисторов. Датчики-преобразователи во время колебаний вырабатывают сигналы, передаваемые по проводам на осциллограф, магнитограф или самописец — регистрирующие и записывающие приборы. Широко применяются светолучевые (шлейфовые) и электронные (электронно-лучевые, катодные) осциллографы (табл. 1.5). Электронные осциллографы практически безынерционны, поэтому их можно применять при записи более высокочастотных процессов. Светолучевые осциллографы используют для записи более низкочастотных процессов. В светолучевых осциллографах процесс колебаний записывается на рулонную фотобумагу или пленку, в электронных — фотографируется с экрана при помощи фотонасадок. Применяется также электронно-лучевой осциллограф, сконструированный по аналогии со светолучевыми, но вместо гальванометров имеющий однолучевые электронные трубки и ведущий запись на фотоленту. У электронного осциллографа процесс колебаний можно наблюдать на экране, у светолучевого — через защитное стекло в зеркале.

Светолучевые осциллографы имеют несколько каналов (шлейфов), что позволяет вести запись одновременно от нескольких первичных преобразователей. Эти осциллографы предназначены для визуального наблюдения и одновременной записи нескольких осциллограмм. Основными деталями и узлами светолучевого осциллографа являются: металлический корпус, на котором расположены ручки управления, снабженные соответствующими надписями; зажимы для подключения первичных вибропреобразователей, выключатели для включения и выключения шлейфов, ручки регулировки положения шлейфов и длины кадра; имеются гнезда для установки кассеты с фотобумагой или пленкой; экран для визуального наблюдения процесса; кнопка запуска осциллографа, а также клеммы для подключения замыкающих контактов при дистанционном запуске. На поверхности корпуса видна крышка, закрывающая отсек для шлейфов.

Рис. 1.18. Электрические приборы: а — осциллограф; б, в — гальванометры; 1 — гальванометр; 2 — система зеркал; 3 — экран; 4 — источник света; 5 — линза; 6 — отметчик времени; 7 — светочувствительная бумага; 8, 10 — проводники; 9 — зеркальце;

Основными системами осциллографа являются оптическая, механическая и электрическая. Оптическая система служит для образования тонких лучей света, которые через систему линз и зеркал попадают на светочувствительную бумагу или пленку, причем они могут совершать движение в плоскости при перемещении зеркальца гальванометра (шлейфа). Механическая система обеспечивает движение светочувствительной бумаги (пленки) поперек плоскости движения светового луча, а также вращение некоторых элементов оптической системы (отметчика времени). Электрическая система — это в основном система шлейфов, которые отклоняют при помощи зеркальца лучи света пропорционально проходящему через них току. На рис. 1.18, а по- показана схема светолучевого осциллографа.

Луч света от осветителя 4 через линзу 5 поступает на зеркальце гальванометра 1 (рис. 1.18). Одновременно через систему зеркал 2 луч от источника света через зеркальце отражается на экран для визуального наблюдения 3. При колебаниях зеркальца луч света через линзу 5 попадает
на поверхность движущейся светочувствительной бумаги или пленки 7. Для фиксации на светочувствительной бумаге отметок времени служит луч света, прошедший через щелевой отметчик времени 6, что дает возможность автоматически наносить метки времени в виде тонких поперечных линий с шагом 0,1 или 0,05 с. Возможно использование одного из шлейфов для получения меток времени частотой от 10 до 20 Гц, для чего этот шлейф соединяют со специальным генератором, который подает на шлейф импульсы с заданным периодом.

Основным измерительным устройством светолучевого осциллографа являются гальванометры. По виду подвижной системы они могут быть петлевые или рамочные (рис. 1.18,б, в), по исполнению магнитной системы — автономные и вставки. Автономные гальванометры имеют самостоятельные магнитные системы, которые размещены в отдельном магнитном блоке. Поворот зеркальца гальванометра в известных пргделах пропорционален магнитной индукции в зазоре между полюсными наконечниками магнита Ли силе тока в проводниках 8, 10. Светолучевым осциллографам свойственны следующие недостатки: погрешности оптической системы, нелинейность гальванометра и др. Основным недостатком является невозможность получения непосредственно видимой записи даже для относительно низких частот до 100 Гц.

Видимая регистрация высокочастотных процессов возможна только при использовании электронно-лучевых осциллографов. Принцип действия электронно-лучевой трубки основан на способности некоторых веществ (например, сернистого цинка) светиться под действием электронов. В трубке создается тонкий электронный луч, который, попадая на экран, заставляет его светиться. Имеющийся в осциллографе генератор развертки заставляет луч перемещаться по экрану. При частоте развертки более 10 Гц наблюдатель видит не отдельные точки, а сплошную светящуюся полосу. Поступающий на осциллограф электрический сигнал от вибропреобразователя отклоняет луч по вертикали, создавая видимое изображение динамического процесса.

Читайте также  Оперативное хранение документов 2

Электронные осциллографы и их использование

В электронных осциллографах можно на экране наблюдать кривые различных электрических и импульсных процессов, изменяющихся с частотой от нескольких герц до десятков мегагерц.

С помощью электронных осциллографов можно выполнять измерения различных электрических величин, получать семейство характеристик полупроводниковых приборов, петли гистерезиса магнитных материалов, определять параметры электронных устройств, а также проводить многие другие исследования.

Электронные осциллографы присоединяют к сети переменного напряжения 127 или 220 В, частотой 50 Гц, а некоторые из них, кроме того, могут получать питание от источника переменного напряжения 115 или 220 В, частотой 400 Гц либо от источника постоянного напряжения 24 В, включаемых нажатием кнопки «СЕТЬ» (рис. 1).

Рис. 1. Передняя панель электронного осциллографа С1-72

Поворотом двух соответствующих ручек, расположенных в нижней левой части передней панели прибора, можно регулированием яркости и фокусировки получить на экране светящееся пятно малых размеров с резко очерченным контуром, которое нельзя долгое время оставлять неподвижным во избежание порчи экрана электронно-лучевой трубки.

Это пятно легко сместить в любое место экрана поворотом ручек, возле которых нанесены двусторонние стрелки. Однако лучше до присоединения осциллографа к источнику питания органы его управления расположить так, чтобы на экране вместо точки сразу получить светящуюся горизонтальную линию развертки, яркость, фокусировку и расположение которой на экране отрегулировать в соответствии с требованиями эксперимента поворотом соответствующих ручек.

Исследуемое напряжение u ( t ) подают соединительным кабелем к гнезду «ВХОД Y », что обеспечивает поступление его па входной делитель напряжения, управляемый ручкой «УСИЛИТЕЛЬ Y », а затем к усилителю вертикального отклонения луча. Если до этого на экране светилась неподвижная точка, то теперь на нем появится вертикальная полоса, длина которой прямо пропорциональна амплитуде исследуемого напряжения.

Включение встроенного в осциллограф генератора пилообразного напряжения, присоединенного к электронно-лучевой трубке через усилитель горизонтального отклонения луча с коэффициентом усиления, регулируемым поворотом ручки переключателя, расположенного в верхнем нравом углу передней панели прибора, изменяет длительность развертки и обеспечивает появление на экране изображения кривой u ( t ).

В том случае, если до включения осциллографа органы его управления были установлены в положения, обеспечивающие появление горизонтальной линии развертки, подача исследуемого напряжения на «ВХОД Y » сопровождается появлением на экране той же кривой и u ( t ). Неподвижность кривой исследуемого напряжения достигается нажатием одной из кнопок блока синхронизации и соответствующим поворотом ручек «СТАБИЛЬНОСТЬ» и «УРОВЕНЬ». Прозрачная шкала, прикрывающая экран электронно-лучевой трубки, облегчает необходимые измерения по вертикали и горизонтали.

Функциональная схема осциллографа:

Большинство электронных осциллографов позволяет одновременно подавать два исследуемых напряжения соответственно на входы Y и X, если предварительно нажать кнопку «ВХОД X».

При двух синусоидальных напряжениях одинаковых частот и амплитуд, сдвинутых по фазе относительно друг друга на а, на экране появляются фигуры Лиссажу (рис. 2 ), форма которых зависит от сдвига фаз α = arcsin B/A ,

где В — ордината точки пересечения фигуры Лиссажу с вертикальной осью; А — ордината верхней точки фигуры Лиссажу.

Рис. 2. Фигуры Лиссажу при двух синусоидальных напряжениях одинаковых частот и равных амплитуд, сдвинутых по фазе на α .

Наличие одного луча в электроннолучевой трубке является существенным недостатком осциллографа, исключающим одновременное наблюдение нескольких процессов на экране, что устранимо применением электронного коммутатора.

В двухканальных электронных коммутаторах имеются два входа с одним общим зажимом и один выход, присоединяемый К входу У электронного осциллографа. При работе коммутатора его входы поочередно автоматически подключаются мультивибратором к входу У, в результате чего на экране осциллографа одновременно наблюдают обе кривые напряжений, подведенных ко входам коммутатора. В зависимости от частоты переключения входов изображение кривых на экране получается в виде пунктирных или сплошных линий. Для получения желаемых масштабов кривых на входах коммутаторов установлены делители напряжения.

В четырехканальных электронных коммутаторах имеются четыре двухзажимных входа с делителями напряжения и один выход, подключаемый к входу Y электронного осциллографа, что позволяет одновременно видеть па экране четыре кривые. Обычно электронные коммутаторы имеют ручки для смещения кривых на экране осциллографа вверх и вниз, что позволяет располагать их в соответствии с требованиями эксперимента.

Одновременное наблюдение нескольких кривых возможно также в многолучевых осциллографах, у которых электронно-лучевая трубка имеет несколько систем электродов, создающих лучи и управляющих ими.

Электронные осциллографы позволяют не только наблюдать на экране различные установившиеся периодические процессы, но и фотографировать осциллограммы различных быстропротекающих процессов.

В настоящее время на смену аналоговым осциллографам приходят цифровые запоминающие осциллографы , которые обладают более серьезными функциональными и метрологическими возможностями.

Цифровые запоминающие осциллографы подключаются к персональному компьютеру или ноутбуку через параллельный порт LPT или USB -порт и используют возможности компьютера для отображения электрических сигналов. У большинства моделей дополнительного питания не требуется.

Все стандартные функции осциллографа реализуются с помощью специальных программ, запускающихся на компьютере, т.е. дисплей компьютера используется как экран осциллографа. Такие осциллографы отличаются очень высокой чувствительностью и полосой пропускания.

Рис. 3. Запоминающий цифровой осциллограф ZET 302

Рис. 4. Программа для работы с цифровым осциллографом

Запоминающие цифровой осциллограф фактически является специальной приставкой компьютеру, занимает намного меньше рабочего пространства по сравнению с аналоговыми моделями, так как функции обработки сигналов и их отображения переложены на обычный компьютер. Производительность цифрового запоминающего осциллографа ограничена только производительностью компьютера.

Общее управление последовательностью работы узлов цифрового осциллографа осуществляется микропроцессором. Функциональная схема цифрового осциллографа содержит ряд узлов характерных для компьютера. Это, прежде всего, микропроцессор, цифровые схемы управления и память.

Программное обеспечение цифрового осциллографа может выполнять множество функций, не свойственных светолучевому осциллографу, например, усреднение сигнала с целью его очистки от шумов, быстрое преобразование Фурье для получения спектрограмм сигнала и т. д.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

5. Светолучевые осциллографы

Светолучевые осциллографы — это регистрирующие приборы прямого действия с фотографическим методом, регистрации. Достоинствами светолучевых осциллографов по сравнению с электронно-лучевыми являются простота и удобство получения документа с результатами регистрации исследуемого процесса, особенно при регистрации на носителях чувствительных к УФ-излучению; возможность одновременной регистрации на одном носителе многих (до нескольких десятков) исследуемых процессов.

Достоинствами светолучевых осциллографов по сравнению с ранее рассмотренными быстродействующими регистрирующими приборами являются более широкий частотный диапазон (верхний предел достигает 25—30 кГц) и существенно большее количество одновременно исследуемых процессов.

В светолучевых осциллографах используются миниатюрные магнитоэлектрические измерительные механизмы, называемые осциллографическими гальванометрами (ОГ). Технические требования к ним сформулированы в ГОСТ 11013—81. Необходимо отметить, что ГОСТ 9829—81 на светолучевые осциллографы допускает применение других устройств, устанавливаемых взамен гальванометров.

Основными узлами наиболее распространенных светолучевых осциллографов являются: магнитный блок с осциллографическими гальванометрами, оптическая система, развертывающее устройство и отметчик времени. Кратко остановимся на основных узлах светолучевых осциллографов.

Читайте также  Простые процентные ставки

Магнитный блок с осциллографическими гальванометрами. В светолучевых осциллографах общего назначения прежних выпусков широко применялись так называемые автономные осциллографические гальванометры. Каждый автономный гальванометр имел собственный постоянный магнит с магнитопроводом. В воздушном зазоре магнитопровода размещалась подвижная часть, выполненная в виде петли (петлевые ОГ) или рамки на растяжках (рамочные ОГ). В большинстве современных светолучевых осциллографов вместо автономных ОГ применяются осциллографические гальванометры вставки, не имеющие собственного постоянного магнита с магнитопроводом.

Выбор ОГ для регистрации данного процесса с возможно меньшими искажениями формы кривой и приемлемыми амплитудными значениями осуществляется в два этапа.

В первую очередь производится выбор ОГ по его частотным свойствам. Выбор осуществляется с учетом допустимой погрешности регистрации высших гармонических составляющих исследуемого процесса. Обычно при регистрации процессов, имеющих форму кривой, близкую к треугольной, достаточно иметь ОГ с рабочей полосой частот, имеющей верхний предел, равный 3—5-кратной частоте основной гармоники регистрируемого процесса. При регистрации процессов, имеющих форму кривой, близкую к прямоугольной, рабочая полоса частот ОГ должна иметь уже верхний предел, равный 10—20-кратной частоте основной гармоники.

После выбора ОГ по частотным свойствам, производится окончательный выбор ОГ по чувствительности (постоянной). При этом необходимо учитывать желаемый размер амплитуд регистрируемой кривой на носителе при заданном регистрируемом сигнале. Очень часто при выполнении второго этапа выбора ОГ выясняется, что для выполнения оптимальных соотношений между указанными выше величинами необходимо применять при проведении регистрации шунты, добавочные сопротивления, а в некоторых случаях и специальные усилители. Примером такого усилителя может служить пятиканальный полупроводниковый усилитель с выходом по току типа Ф1510.

Оптическое и развертывающее устройства. Оптическое устройство светолучевого осциллографа служит для передачи колебательного движения подвижной части ОГ к носителю для, регистрации, а в светолучевых осциллографах прежних выпусков и к экрану для визуального наблюдения исследуемого процесса.

Рис. 13. Принципиальная схема оптического и развертывающего устройств светолучевых осциллографов

Упрощенная схема такого устройства для одного канала изображена на рис. 13. Луч света от лампы Л, пройдя через систему линз и призм, попадает на миниатюрное зеркальце, укрепленное на подвижной части ОГ (рис. 5.18,6 и е). Отразившись от зеркальца (площадь менее 1 мм 2 при толщине не более 0,1 мм), луч света, пройдя еще ряд линз и призм, сфокусированным попадает на носитель Н. При колебаниях подвижной части ОГ луч света совершает на носителе поперечные колебания. При этом, если носитель неподвижен, на носителе будет зарегистрирована прямая линия, пропорциональная двойной амплитуде исследуемого периодического процесса.

Для получения временной развертки носитель перемещают с определенной скоростью v с помощью специального лентопротяжного механизма.

Если в светолучевом осциллографе предусмотрена возможность визуального наблюдения хода исследуемого процесса, то в таких осциллографах устанавливаются многогранный зеркальный барабан Б и неподвижный матовый стеклянный экран Э. При неподвижном барабане и колебаниях подвижной части ОГ часть луча света перемещается вдоль грани барабана и, отражаясь от нее, образует вертикальную световую полосу на экране. При вращении барабана изменяется угол падения луча света на каждую данную грань барабана. При этом луч света отбрасывается вдоль экрана, осуществляя таким образом временную развертку изображения исследуемого сигнала. При определенной угловой скорости барабана изображение исследуемого сигнала на экране становится неподвижным, удобным для наблюдения.

Учитывая, что основное назначение светолучевого осциллографа—регистрация исследуемого процесса на носителе кратко остановимся на вопросах., связанных с расшифровкой осциллограмм.

Для установления масштаба по оси времени в светолучевых осциллографах ввиду отсутствия на носителях диаграммной сетки применяются отметчики, времени. Чаще всего это специальные электромеханические устройства, наносящие на носитель световым лучом вертикальные линии через вполне определенные интервалы времени, например 0,2 с; 0,02 с и т. д. Подсчитав количество линий между интересующими точками зарегистрированного процесса и умножив это число на масштаб отметчика времени, получим значение интересующего нас интервала времени.

Масштаб по оси времени может быть установлен и с помощью отдельно выделенного ОГ. В этом случае с помощью этого ОГ необходимо зарегистрировать какой-либо периодический процесс, например синусоидальный, с вполне определенной частотой. Тогда, зная период зарегистрированного процесса, нетрудно определить и масштаб по оси времени. Если, например, зарегистрирована синусоидальная кривая частотой 50 Гц, а интервал, соответствующий одному периоду на осциллограмме, равен 10 мм, то масштаб по оси времени 2 мс/мм.

Для определения любого мгновенного значения тока в рамке ОГ достаточно определить в миллиметрах значение отрезка, соответствующего этому току, используя осциллограмму. Далее полученное значение отрезка, необходимо разделить на значение чувствительности применяемого ОГ к току Si или умножить на значение постоянной Сi. При этом необходимо помнить, что значение Si или Сi должно соответствовать расстоянию носителя от зеркальца ОГ в данном применяемом светолучевом осциллографе. Зная значение тока в рамке ОГ, нетрудно определить и значение исследуемого сигнала, учитывая параметры применяемого при регистрации усилителя, шунта или добавочного сопротивления.

В настоящее время промышленностью выпускается достаточное количество различных по применению светолучевых осциллографов., В большинстве осциллографов регистрация производится на носителе типа УФ. Обычное число каналов 12, однако в некоторых осциллографах (типов Н043.2, Н044.2) число каналов 24.

В последние годы появились светолучевые осциллографы, у которых вместо ОГ устанавливаются миниатюрные электронно-лучевые трубки, производящие отклонение луча пропорционально мгновенным значениям исследуемого процесса без развертки. Развертка изображения осуществляется обычным перемещением фоточувствительного носителя. Передача изображения с экранов электронно-лучевых трубок на носитель осуществляется с помощью либо обычной оптической системы, либо волоконной оптики. Основное отличие таких осциллографов—высокое быстродействие, а следовательно, и широкая рабочая полоса частот. Примером светолучевого осциллографа с электронно-лучевыми трубками может служить осциллограф типа Н063. В осциллографе установлено семь электронно-лучевых трубок, одна из которых используется для получения меток времени (10 -3 и 10 -4 с), т.е. в качестве отметчика времени. Рабочая полоса частот 0—100 кГц. Скорость перемещения носителя от 5 до 100 м/с. Ширина носителя 120 мм и длина 0,8 м. Время регистрации от 8 до 100 мс. Без специального согласующего устройства чувствительность осциллографа невелика, всего 0,14 мм/В.

Современные технические достижения позволяют фиксировать и хранить информацию на компьютерных носителях информации (жестких дисках, лазерных дисках, элементах флэш-памяти и т. д.)

1.Перечислите методы регистрации информации

2.В каких системах координат работают регистрирующие устройства

3.Сколько номинальных скоростей перемещения диаграммной ленты можно установить у регистрирующего прибора прямого действия

4.Какие регистрирующие приборы относятся к быстродействующим

5.Перечислите основные узлы светолучевого осциллографа

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: