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………………………………………….8
Электроннолучевой осциллограф

 

 Прибордля 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 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 в в повертикали и в сек по горизонтали шкалы на экране трубки. Этообеспечивает возможность одновременного наблюдения и измерения временных иамплитудных характеристик всего сигнала или его части, а также измеренияпараметров случайных или однократных сигналов. Иногда изображение исследуемого сигналасравнивают с калибровочным сигналом или применяют компенсационный методизмерений.

/>

Рис1 (Блок-схема электронного осциллографа).

Исследуемыйсигнал А (рис. 1) поступает на вход усилителя вертикальногоотклонения, предназначенного для согласования величины отклонения луча свеличиной входного сигнала. Коэффициент усиления регулируется. Горизонтальноеперемещение луча создаётся генератором развёртки, который формирует для этойцели пилообразное напряжение Г (линейно изменяющееся во времени). Пилообразноенапряжение поступает на вход усилителя горизонтального отклонения, которыйобеспечивает на выходе напряжение Е, подаваемое на горизонтально отклоняющиепластины трубки. Электронный луч перемещается по горизонтали с постояннойскоростью, создавая таким образом линейную развертку времени. Скоростьразвертки регулируется.

Дляполучения стабильного изображения исследуемого сигнала на экране трубки каждаяновая развёртка должна начинаться с одной и той же фазы сигнала. Этообеспечивается подачей исследуемого сигнала с вертикального усилителя насинхронизатор, который формирует импульс В запуска генератора развёртки вмомент, соответствующий выбранной точке исследуемого сигнала. Для того чтобыэлектронный луч был виден только во время прямого хода луча (t2t1), генератор вырабатывает импульс Д подсвета луча,который подаётся на управляющую сетку (модулятор) трубки. Он имеетположительную полярность, прямоугольную форму и длительность, равнуюдлительности прямого хода развёртки. Т. к. для запуска генератора развёрткииспользуется исследуемый сигнал, а синхронизатор и генератор развёрткисрабатывают не мгновенно, а с некоторым запаздыванием (доли мксек), тодля наблюдения начального участка сигнала в тракт вертикального отклонениявводится линия задержки, компенсирующая время срабатывания синхронизатора игенератора развёртки (время задержки сигнала несколько превышает времясрабатывания). При отсутствии линии задержки на экране трубки можно видетьтолько ту часть исследуемого сигнала, которая следует после момента t1(кривая Б).

Осциллографсодержит также источники высоковольтного и низковольтного питания. Первыйиспользуется только для питания трубки, а второй — для питания электроннойсхемы остальных узлов и блоков прибора.

Важнымихарактеристиками осциллографа, определяющими его эксплуатационные возможности,являются: 1) коэффициент отклонения — отношение напряжения входного сигнала котклонению луча, вызванному этим напряжением (в /см или в /дел);2) полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого коэффициентотклонения осциллографа уменьшается не более чем на 3 дб относительноего значения 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 в связана с tнсоотношением:; 4) коэффициент развертки — отношение времени tн квеличине отклонения луча, вызванного напряжением развёртки за это время (в сек/см или сек /дел); 5) скорость записи — максимальнаяскорость перемещения луча по экрану, при которой обеспечиваетсяфотографирование или запоминание (для запоминающего осциллографа) однократногосигнала. Перечисленные параметры определяют амплитудный, временной и частотныйдиапазоны исследуемых сигналов.

Погрешностьизмерения сигналов зависит от погрешностей коэффициента отклонения икоэффициента развёртки (обычно ~2-5%). от частоты (длительности) исследуемогосигнала и полосы пропускания (времени нарастания сигнала tн). Еслиизмеряемый параметр сигнала ³ 5 tн, то он воспроизводится наэкране 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.

Дляодновременного исследования двух или более сигналов используются многолучевыеосциллографы, а также многоканальные электронные коммутаторы, встраиваемые втракт вертикального отклонения. Электронный коммутатор обеспечивает получениеизображения нескольких сигналов на однолучевой трубке при последовательномподключении источников этих сигналов к тракту вертикального отклонения.Электронные коммутаторы используются, как правило, для исследования временных(фазовых) соотношений нескольких синхронных сигналов.

Дляизучения части исследуемого сигнала, в том числе отстоящей на значительноевремя от его начала, применяется растяжка развёртки (часть пилообразногонапряжения, подаваемого на вход усилителя горизонтального отклонения,усиливается в несколько раз, что эквивалентно увеличению в несколько раз длиныразвёртки) или задержка запуска развёртки (задержанная развёртка). Задержаннаяразвёртка эквивалентна растяжке развёртки в несколько тысяч раз.

Наибольшимифункциональными возможностями обладают осциллографы со сменными блоками втрактах вертикального и горизонтального отклонения. Перестановкой блоков можнополучить осциллографы с различными характеристиками: широкополосный,высокочувствительный, 2- или 4-канальный, дифференциальный и т.д. В зависимостиот особенностей схемы осциллографы делятся на универсальные, запоминающие,стробоскопические, скоростные и специальные (см. табл.).

Некоторыетипы осциллографов и их характеристики:

Тип, 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

-

-

Универсальныминазываются осциллографы, построенные по функциональной схеме рис. 1.Запоминающие осциллографы  имеют трубку с накоплением заряда. Они сохраняютизображение сигнала длительное время и поэтому удобны для исследованияоднократных и редко повторяющихся сигналов. Скорость записи запоминающихосциллографов достигает нескольких тыс. км /сек. Времявоспроизведения записанного изображения для различных моделей лежит в пределах1-30 мин. Запоминающие осциллографы, как правило, обладают свойствомсохранять изображение при выключении осциллографа и последующем его включениичерез несколько суток, функциональная схема запоминающих осциллографовотличается от рис. 1 дополнительным блоком, управляющим режимомработы запоминающей трубки (запись, воспроизведение изображения и егостирание).

Встробоскопическом 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 ~ 10-11сек.

Скоростныеосциллографы имеют трубки с вертикально отклоняющей системой типа «бегущейволны». Они характеризуются широкополосностью (1-5×109Мгц)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.

Светолучевой осциллограф

Шлейфовыйосциллограф, светолучевой, вибраторный осциллограф, прибор для визуальногонаблюдения и автоматической регистрации фотографическим методом физическихпроцессов (например, деформации, изменений температуры, давления, скорости),периодических (с частотой повторения от долей гц до 10-15 кгц),апериодических и одиночных. На входе Ш. о. изменение физической величины,характеризующей исследуемый процесс, преобразуется соответствующими датчиками впропорциональное изменение электрического напряжения или тока.

/>

Рис2 Шлейфовый осциллограф (схема устройства)

Ш. о.состоит (см. рис 2.) из одного или несколькихмагнитоэлектрических зеркальных гальванометров (шлейфов) светооптическойсистемы, 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 наблюдения записываемой кривой служит сферический матовыйэкран, на который попадает часть светового луча, отражённого зеркалом шлейфа.Развёртка во времени визуально наблюдаемой кривой осуществляется с помощьюравномерно вращающегося многогранного зеркального барабана. При вращениибарабана луч света, отражаясь от его зеркальных граней, периодически пробегаетпо экрану. Регулируя частоту вращения барабана, можно добиться неподвижногоизображения кривой.

Дляодновременной регистрации нескольких физических величин используют т. н.многоканальные Ш. о., содержащие от 4 до 60 шлейфов, обеспечивающиходновременную запись соответствующего числа кривых. Ш. о. широко применяютсяпри научных исследованиях, лабораторных и производств. испытаниях

Список использованной литературы:

1.  Вишенчук И. М., Соголовский Е.П., Швецкий Б. И., Электроннолучевой осциллограф и его применение визмерительной технике, М., 1957;

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

3.  Чех И., Осциллографы визмерительной технике, пер. с нем. М., 1965;

4.   Выражение свойствэлектроннолучевых осциллографов. Рекомендации по стандартизации Международнойэлектротехнической комиссии. Публикация Ї 351, М., 1971; Осциллографыэлектронно-лучевые. Каталог, М., 1971.

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике