Реферат: Светолучевые и электроннолучевые осциллографы

ИркутскаяГосударственная Сельскохозяйственная Академия.

Реферат

на тему:“Светолучевые и      электроннолучевые осциллографы”.

                                                                                             Выполнил:

                                                                                             Проверил:

Иркутск 2004

План:

Электроннолучевой осциллограф…………………………………………….2Светолучевой осциллограф……………………………………………………6Список использованной литературы………………………………………….8Электроннолучевой осциллограф

 Прибор длянаблюдения 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 перпендикулярныеотклоняющие пластины осциллографической электроннолучевой трубки и наблюдают,измеряют и фотографируют графическое изображение зависимости на экране трубки.Это изображение называют осциллограммой. Чаще всего осциллограмма изображаетформу электрического сигнала во времени. По ней можно определить полярность,амплитуду и длительность сигнала. Осциллограф часто имеет проградуированные вв повертикали и в сек по горизонталишкалы на экране трубки. Это обеспечивает возможность одновременного наблюденияи измерения временных и амплитудных характеристик всего сигнала или его части,а также измерения параметров случайных или однократных сигналов. Иногдаизображение исследуемого сигнала сравнивают с калибровочным сигналом илиприменяют компенсационный метод измерений.

<img src="/cache/referats/17514/image002.jpg" v:shapes="_x0000_s1027">

Рис1 (Блок-схемаэлектронного осциллографа).

Исследуемый сигнал А (рис. 1) поступает на входусилителя вертикального отклонения, предназначенного для согласования величиныотклонения луча с величиной входного сигнала. Коэффициент усилениярегулируется. Горизонтальное перемещение луча создаётся генератором развёртки,который формирует для этой цели пилообразное напряжение Г (линейно изменяющеесяво времени). Пилообразное напряжение поступает на вход усилителягоризонтального отклонения, который обеспечивает на выходе напряжение Е,подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины трубки. Электронный лучперемещается по горизонтали с постоянной скоростью, создавая таким образомлинейную развертку времени. Скорость развертки регулируется.

Для получения стабильного изображения исследуемогосигнала на экране трубки каждая новая развёртка должна начинаться с одной и тойже фазы сигнала. Это обеспечивается подачей исследуемого сигнала свертикального усилителя на синхронизатор, который формирует импульс В запускагенератора развёртки в момент, соответствующий выбранной точке исследуемогосигнала. Для того чтобы электронный луч был виден только во время прямого ходалуча (t2 — t1), генератор вырабатываетимпульс 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 генератораразвёртки используется исследуемый сигнал, а синхронизатор и генераторразвёртки срабатывают не мгновенно, а с некоторым запаздыванием (доли мксек), то для наблюдения начальногоучастка сигнала в тракт вертикального отклонения вводится линия задержки, компенсирующаявремя срабатывания синхронизатора и генератора развёртки (время задержкисигнала несколько превышает время срабатывания). При отсутствии линии задержкина экране трубки можно видеть только ту часть исследуемого сигнала, котораяследует после момента t1 (криваяБ).

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

Важными характеристиками осциллографа, определяющимиего эксплуатационные возможности, являются: 1) коэффициент отклонения — отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча, вызванному этимнапряжением (в /см или в /дел); 2) полоса пропускания — диапазончастот, в пределах которого коэффициент отклонения осциллографа уменьшается неболее чем на 3 дб относительно егозначения на средней (опорной) частоте; 3) время нарастания tн, втечение которого переходная характеристика осциллографа нарастает от 0,1 до 0,9от амплитудного значения (часто употребляется вместо полосы пропускания); верх.граничная частота полосы пропускания f всвязана с tн соотношением:; 4) коэффициент развертки — отношениевремени tн к величине отклонения луча, вызванного напряжениемразвёртки за это время (в сек /см или сек /дел); 5) скоростьзаписи — максимальная скорость перемещения луча по экрану, при которойобеспечивается фотографирование или запоминание (для запоминающегоосциллографа) однократного сигнала. Перечисленные параметры определяютамплитудный, временной и частотный диапазоны исследуемых сигналов.

Погрешность измерения сигналов зависит отпогрешностей коэффициента отклонения и коэффициента развёртки (обычно ~2-5%).от частоты (длительности) исследуемого сигнала и полосы пропускания (временинарастания сигнала tн). Если измеряемый параметр сигнала ³ 5 tн,то он воспроизводится на экране осциллографа с погрешностью £ 2%.

Вместо погрешностейкоэффициентов отклонения и развёртки для осциллографов часто указывают близкиеим погрешность измерения амплитуды стандартного сигнала (синусоидальногоопределённой частоты или прямоугольного импульса достаточно большойдлительности) и погрешность измерения временных интервалов.

Для одновременного исследования двух или болеесигналов используются многолучевые осциллографы, а также многоканальныеэлектронные коммутаторы, встраиваемые в тракт вертикального отклонения.Электронный коммутатор обеспечивает получение изображения нескольких сигналовна однолучевой трубке при последовательном подключении источников этих сигналовк тракту вертикального отклонения. Электронные коммутаторы используются, какправило, для исследования временных (фазовых) соотношений нескольких синхронныхсигналов.

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

Наибольшими функциональными возможностями обладаютосциллографы со сменными блоками в трактах вертикального и горизонтальногоотклонения. Перестановкой блоков можно получить осциллографы с различнымихарактеристиками: широкополосный, высокочувствительный, 2- или 4-канальный,дифференциальный и т.д. В зависимости от особенностей схемы осциллографы делятсяна универсальные, запоминающие, стробоскопические, скоростные и специальные(см. табл.).

Некоторые типы осциллографов и их характеристики:

PRIVATEТип, страна

Обозначение

Полоса пропуска-ния,

Мгц

Коэффициент отклонения, мв/дел — в/дел

Коэффициент развёртки, мксек/дел — сек/дел

Скорость записи, км/сек

Универсальный, СССР

Универсальный, СССР

Универсальный, США

Скоростной, СССР

Стробоскопический, СССР

Запоминающий, Нидерланды

Запоминающий, СССР

Запоминающий, СССР

Стробоскопический, Япония

Телевизионный, СССР

С1-65

С1-75

Tektronix-485

С7-10А

С7-11

Philips PM-3251

C8-12

C8-13

Iwatsu SAS-5009 В

С9-57

0-35

0-250

0-350

0-1500

0-5000

0-50

0-50

0-1

0-18000

0-15

5-5

10-1

5-5

100-0,2

5-0,2

2-20

10-5

0,5-20

10-0,2

10-10

0,01-0,05

0,002-0,1

0,001-0,5

2,5×10-5-0,1×10-6

5-10-5-1×10-5

0,01-0,5

0,01-15

0,01-15

10-5-5×10-2

0,1-0,02

-

1500

24000

-

-

10

4000

5

-

-

Универсальными называются осциллографы, построенныепо функциональной схеме рис. 1. Запоминающиеосциллографы  имеют трубку с накоплениемзаряда. Они сохраняют изображение сигнала длительное время и поэтому удобны дляисследования однократных и редко повторяющихся сигналов. Скорость записизапоминающих осциллографов достигает нескольких тыс. км /сек. Времявоспроизведения записанного изображения для различных моделей лежит в пределах1-30 мин. Запоминающие осциллографы,как правило, обладают свойством сохранять изображение при выключенииосциллографа и последующем его включении через несколько суток, функциональнаясхема запоминающих осциллографов отличается от рис. 1 дополнительнымблоком, управляющим режимом работы запоминающей трубки (запись, воспроизведениеизображения и его стирание).

В стробоскопическом осциллографе  используется принцип последовательногостробирования мгновенных значений сигнала для преобразования (сжатия) егоспектра; при каждом повторении сигнала определяется (отбирается) мгновенноезначение сигнала в одной точке. К приходу следующего сигнала точка отбораперемещается по сигналу, и так до тех пор, пока он не будет весь простробирован.Преобразованный сигнал, представляющий собой огибающую мгновенных значенийвходного сигнала, повторяет его форму. Длительность преобразованного сигнала вомного раз превышает длительность исследуемого, и, следовательно, имеет местосжатие спектра, что эквивалентно соответствующему расширению полосы пропусканияосциллографа. Стробоскопический осциллограф наиболее широкополосны и позволяютисследовать периодические сигналы длительностью ~ 10-11 сек.

Скоростные осциллографы имеют трубки с вертикальноотклоняющей системой типа «бегущей волны». Они характеризуютсяширокополосностью (1-5×109 Мгц)и большой скоростью записи. Скоростные осциллографы не имеют усилителя в трактевертикального отклонения и, в отличие от стробоскопических, позволяют исследоватьне только периодические, но и однократные быстропротекающие сигналы.Специальные осциллографы служат для исследования телевизионных иливысоковольтных сигналов и т.п.

Светолучевойосциллограф

Шлейфовый осциллограф, светолучевой, вибраторныйосциллограф, прибор для визуального наблюдения и автоматической регистрациифотографическим методом физических процессов (например, деформации, измененийтемпературы, давления, скорости), периодических (с частотой повторения от долейгц до 10-15 кгц), апериодических и одиночных. На входе Ш. о. изменениефизической величины, характеризующей исследуемый процесс, преобразуетсясоответствующими датчиками в пропорциональное изменение электрическогонапряжения или тока.

<img src="/cache/referats/17514/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1028">

Рис2 Шлейфовый осциллограф (схема устройства)

Ш. о. состоит (см. рис 2.) из одного илинескольких магнитоэлектрических зеркальных гальванометров (шлейфов)светооптической системы, блока протяжки (на рис. не показан), носителя записи(светочувствительной бумаги или фотоплёнки) и устройства визуальногонаблюдения. Светооптическая система формирует световой луч, фокусирует его инаправляет на зеркало шлейфа. Отразившись от зеркала, луч попадает насветочувствительную плёнку (бумагу) и оставляет на ней след в виде кривой,отображающей изменение исследуемой физической величины во времени. Развёрткакривой во времени обеспечивается равномерным перемещением носителя записи внаправлении, перпендикулярном отклонению светового луча. Скорость движенияносителя записи у различных Ш. о. регулируется в пределах от 1 до 10 000 мм/сек. Для визуального наблюдениязаписываемой кривой служит сферический матовый экран, на который попадает частьсветового луча, отражённого зеркалом шлейфа. Развёртка во времени визуальнонаблюдаемой кривой осуществляется с помощью равномерно вращающегосямногогранного зеркального барабана. При вращении барабана луч света, отражаясьот его зеркальных граней, периодически пробегает по экрану. Регулируя частотувращения барабана, можно добиться неподвижного изображения кривой.

Для одновременной регистрации нескольких физическихвеличин используют т. н. многоканальные Ш. о., содержащие от 4 до 60 шлейфов,обеспечивающих одновременную запись соответствующего числа кривых. Ш. о. широкоприменяются при научных исследованиях, лабораторных и производств. испытаниях

Списокиспользованной литературы:

1.<span Times New Roman"">    

Вишенчук И. М., Соголовский Е. П., Швецкий Б. И., Электроннолучевойосциллограф и его применение в измерительной технике, М., 1957;

2.<span Times New Roman"">    

Новопольский В. А., Электроннолучевой осциллограф, М., 1969; 

3.<span Times New Roman"">    

Чех И., Осциллографы в измерительной технике, пер. с нем. М., 1965;

4.<span Times New Roman"">    

 Выражение свойствэлектроннолучевых осциллографов. Рекомендации по стандартизации Международнойэлектротехнической комиссии. Публикация Ї 351, М., 1971; Осциллографыэлектронно-лучевые. Каталог, М., 1971.
еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике