Осциллографирование электрических колебательных процессов

Приборы, предназначенные для наблюдения, регистрации и исследования процессов, изменяющихся во времени, называют осциллографами. Электроннолучевые осциллографы нашли широкое применение благодаря своей универсальности и возможности использования в широком диапазоне частот. Некоторые образцы осциллографов применяют в диапазоне до нескольких тысяч мегагерц.
Основным элементом осциллографа является электроннолучевая трубка (рис. 117). В стеклянном баллоне (трубке) смонтирован «электронный который состоит из источника "щ-1 Ш электронов — катода /, управляющего электрода 2 и системы анодов 3 с диафрагмами. Изменением потенциала управляющего электрода 2 возможно управлять интенсивностью луча и изменять яркость. От внешнего источника напряжения, подаваемого на этот
электрод, можно модулировать луч. Фокусировка осуществляется изменением потенциала, подаваемого на главный анод. Сфокусированный тонкий электронный луч 4 попадает на экран 5 трубки, покрытый люминофором. Под действием электронов происходит точечное свечение. Для наблюдения лучше применять зеленое, а для фотографирования — сине-фиолетовое свечение..
Отклоняющие пластины X и У изменяют направление луча соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Отклонение луча пропорционально потенциалу, приложенному к пластинам. При постоянных потенциалах на пластинах на экране появляется светящаяся точка. Если на пластины подать переменные напряжения, луч нарисует на экране осциллограмму, конфигурация которой зависит от соотношения амплитуд напряжений, а также от частоты и формы каждого напряжения. Обычно на пластины У подают исследуемое напряжение, а на пластины X — напряжение, развертывающее процесс изменения исследуемого. Напряжение, подаваемое на пластины, можно изменять усилителем или делителем напряжения.
Рассмотрим несколько характерных случаев работы осциллографа.
Если на обе пластины подать синусоидальные напряжения, на экране можно наблюдать так называемые фигуры Лиссажу. При равенстве частот напряжений и сдвиге фаз на 180° или при отсутствии сдвига фаз (<р=0) на экране получают наклонную прямую, при сдвиге фаз на 90° или 270° — окружность, а при других сдвиrax — эллипс. При кратном соотношении частот фигуры получаются замкнутыми, а при дробном — разомкнутыми. Осциллограмма на экране неподвижна при целом соотношении кратности частот, а если кратность дробная, фигура перемещается. При отношении частот, близком к целому, наблюдают медленное перемещение, а при большом различии частот перемещение осциллограммы настолько быстрое, что фигура сливается и наблюдается сплошной прямоугольник, соотношение сторон которого пропорционально амплитудам отклоняющих напряжений.
Рассмотренные осциллограммы получают при синусоидальной развертке. Если исследуемое синусоидальное напряжение подать на обе пластины через так называемую фазорасщепляющую цепочку RC, получают круговую или эллиптическую развертку.
Наиболее часто используют линейную периодическую развертку пилообразным напряжением, которое подают на пластины X горизонтальной развертки. Напряжение возрастает пропорционально времени, поэтому луч перемещается от одного края экрана к другому. В момент, когда точка достигает края экрана, напряжение падает, луч перебрасывается к исходному краю, и процесс повторяется. Пилообразное напряжение развертки получают от специального генератора, регулировкой частоты которого подбирают период колебаний, равный или кратный периоду колебаний исследуемого напряжения. В этом случае осциллограмма на экране будет неподвижна. Так осуществляют синхронизацию развертки и исследуемого сигнала. Синхронизацию можно получить также от внешнего источника и, кроме того, возможна автоматическая синхронизация, управляемая исследуемыми колебаниями.
Для наблюдения импульсных, а также непериодических и однократных процессов применяют осциллографы со ждущей разверткой. В этом случае развертывающее напряжение подают на пластину только тогда, когда на вход поступает напряжение исследуемого сигнала. При отсутствии сигнала блок развертки не работает, а ждет, когда начнется процесс. Схема осциллографа со ждущей разверткой (рис. 118) содержит линию задержки JJ3, необходимую для задержки входного исследуемого сигнала, подаваемого на входной блок ВБ, на время формирования развертки. Задержка регулируется так, чтобы Напряжение исследуемого сигнала поступало на отклоняющую систему пластин У одновременно с напряжением развертки. Ответвление сигнала для запуска блока ждущей развертки БЖР может быть осуществлено непосредственно из канала У или через катодный повторитель КП.
Для наблюдения одиночных процессов служат специальные осциллографы с электроннолучевыми трубками, имеющими большое время послесвечения. Некоторые конструкции осциллографов имеют электронную память.
Очень короткие импульсы (порядка наносекунд) осциллографируют стробоскопическим методом, который заключается в расширении масштаба времени исследуемого импульса при сохранении его формы. Одним из таких способов является амплитудная импульсная модуляция стробирующих импульсов, при которой из поочередно следующих исследуемых импульсов стробирующие импульсы как бы вырезают для пробы отдельные частички, а затем после амплитудной модуляции с помощью модулированных стробирующих импульсов восстанавливается исследуемая форма сигнала, но в растянутом до нескольких тысяч раз масштабе. Промышленность кроме специальных стробоскопических осциллографов (например, С1-15) выпускает стробоскопические приставки к обычным осциллографам (например, С1-21).
Для записи электрических процессов на магнитный носитель служат измерительные магнитофоны или магнитографы. Магнитная запись позволяет исследовать записанный процесс, воспроизводить его неоднократно, вводить данные измерения в различные анализаторы, сумматоры и другие устройства обработки информации. Магнитограф имеет специальные устройства (анализаторы) для наглядного представления характеристики исследуемого процесса.
Современные двух- или многоканальные осциллографы позволяют наблюдать два или более процессов.
По принципу осциллографов созданы панорамные приборы для наблюдения амплитудно-частотных характеристик и частотных характеристик затухания. Так, частотные характеристики полных сопротивлений можно наблюдать с помощью панорамного прибора, названного характериографом.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120
 

Яндекс.Метрика