Светолучевого осциллографа

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ И СВЕТОЛУЧЕВЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ

Быстродействие измерительного преобразователя. Каждый ИП обладает определенной инерционностью: большей или меньшей — это зависит от принципа действия и конструкции ИП. Инерционность ИП не позволяет применять его для преобразования быстроизменяю-щихся сигналов. Рассмотрим ИП на основе магнитоэлектрического измерительного механизма. Такие ИП применяются в амперметрах и вольтметрах, но они обладают большой инерционностью, поэтому используются только в приборах, предназначенных для измерения постоянных токов и напряжений. Между тем если такой ИП выполнить с миниатюрной и очень легкой подвижной частью, т. е. малоинерционным, то его с успехом можно применять для измерения мгновенных значений переменных токов и напряжений в довольно широком диапазоне частот. Примером могут служить гальванометры светолучевых осциллографов, которые по конструкции представляют собой механизм магнитоэлектрической системы, но работают в звуковом диапазоне частот благодаря малой инерционности подвижной части.

Достоинствами светолучевых осциллографов по сравнению с широко распространенными электронно-лучевыми осциллографами являются:

Основными достоинствами светолучевых осциллографов по сравнению с ранее рассмотренными регистрирующими приборами прямого действия являются более широкий диапазон частот регистрируемых электрических сигналов (от 0 до 30 000 Гц) и возможность одновременной регистрации существенно большего числа сигналов.

Основными узлами светолучевых осциллографов являются магнитный блок с осциллографическими гальванометрами, оптическая система, развертывающее устройство и отметчик времени.

Кратко остановимся на основных узлах светолучевых осциллографов.

Магнитный блок с осциллографическими гальванометрами. В светолучевых осциллографах прежних вы-пуск.рв применялись так называемые автономные ОГ, Такой ОГ имел собственный постоянный магнит, в воздушном зазоре магнитопровода которого размещалась подвижная часть, выполненная в виде петли (петлевые ОГ) или в виде рамки на растяжках (рамочные ОГ). В большинстве современных светолучевых осциллографов автономные ОГ не применяются, а применяются ос-циллографические гальванометры-вставки,"не имеющие собственного постоянного магнита с магнитопроводом. Гальванометр-вставка ( 7.8, а) представляет собой подвижную часть магнитоэлектрического измерительного механизма (подвижная рамка на растяжках), заключенную в металлический немагнитный кожух с по-

В настоящее время промышленностью выпускается достаточно большое число различных типов светолучевых осциллографов с регистрацией как на обычной фотоленте или фотобумаге, так и на носителе, чувствительном к ультрафиолетовым лучам. Независимо от этого в большинстве светолучевых осциллографов используются ОГ-вставки одних и тех же типов.

Среди электромеханических приборов магнитоэлектрические наиболее чувствительны и точны (наивысший класс точности 0,05), характеризуются малым потреблением мощности (десятые доли ватта). Высокая чувствительность обеспечивается сильным собственным магнитным полем, благодаря которому даже при незначительном токе создается достаточно большой вращающий момент. Высокая точность обязана хорошей стабильности элементов прибора, незначительному влиянию внешних магнитных полей на показания прибора; для борьбы с влиянием температурных изменений, в частности от перегрева собственным током, внутри прибора создают схемы температурной компенсации. На базе ИМ этой системы выпускаются амперметры и вольтметры постоянного тока, гальванометры постоянного тока и вибрационные, осциллографические гальванометры светолучевых осциллографов, омметры, в совокупности с преобразователями переменного тока в постоянный — измерители переменных токов и напряжений, приборы для измерения магнитных и неэлектрических величин и т. п.

Существующие осциллографы дают возможность одновременно регистрировать до 50 физических величин в частотном диапазоне от 0 до 10... 15 кГц, изменять скорость движения фотоленты в пределах от долей миллиметра до 10 миллиметров в секунду. Они широко применяются в лабораторной практике и производственных условиях, качественно выполняя поставленную задачу в том случае, если собственная частота осциллографического гальванометра значительно больше частоты исследуемого процесса (см. п. 8.1). Основным преимуществом светолучевых осциллографов является возможность их использования в полевых условиях, при отсутствии сетей электропитания, поскольку их работоспособность обеспечивается даже гальваническими батареями небольшой емкости.

Регистрирующие указатели с большим быстродействием. Для регистрации переменных во времени параметров преимущественное распространение получили светолучевые (вибраторные) осциллографы благодаря универсальности и большому быстродействию. В табл. 15-2 приведены основные характеристики некоторых типов светолучевых осциллографов [Л. 49]. Каждый из указанных в таблице осциллографов является универсальным прибором и комплектуется различными типами вибраторов.

Графики мгновенных значений ЭДС е{ и ег построены расчетным путем. Можно ЭДС el и е:, записать на осциллографе, но для этого трансформатор надо снабдить дополнительной ненагруженной обмоткой. Измерительные устройства светолучевого осциллографа имеют малую инерционность и могут записывать на фотобумаге MI новенные значения напряжений и токов.

15.24. Устройство светолучевого осциллографа (а) и осциллограмма (б)

Комплекс осциллографических гальванометров светолучевого осциллографа содержит гальванометры разных типов. В паспорте каждого осциллографического гальванометра указаны: постоянная по току, рабочая полоса частот, внутреннее сопротивление, внешнее сопротивление, наибольший рабочий ток и др. По этим параметрам выбирают наиболее подходящий к условиям эксперимента осциллогра-фический гальванометр.

Расшифровка осциллограмм, полученных с помощью светолучевого осциллографа, возможна в случае, когда известны масштабы по вертикали и горизонтали. Масштаб по вертикали определяется чувствительностью (или постоянной) осциллографического гальванометра. Нужно лишь учесть, что обычно даются чувствительности, приведенные к длине луча, равной 1 м, от зеркала гальванометра до экрана или до поверхности светочувствительной бумаги, в то время как действительная длина луча может быть иной.

ИЗУЧЕНИЕ СВЕТОЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

\. Ознакомиться с приборами, предназначенными для выполнения данной лабораторной работы, уделив особое внимание правилам пользования применяемого светолучевого осциллографа. Внести в протокол паспортные данные приборов, в том числе и используемых в работе ОГ.

5. Рассчитать S] и С, данного ОГ при регистрации процесса на носителе, если у применяемого светолучевого осциллографа дли« на луча до экрана /' не совпадает с длиной луча до носителя /";

При определении периода, а затем и частоты зарегистрированного процесса использовать показания отметчика времени применяемого светолучевого осциллографа.

8.21. Оптическое устройство светолучевого осциллографа

8.21. Оптическое устройство светолучевого осциллографа

Графики мгновенных значений ЭДС el и t>2 построены расчетным путем. Можно ЭДС ei и ег записать на осциллографе, но для этого трансформатор надо снабдить дополнительной ненагруженной обмоткой. Измерительные устройства светолучевого осциллографа имеют малую инерционность и могут з; писывать на фотобумаге мгновенные значения напряжений и токов.