книги / Элементы промышленной электроники

которых составляет не свыше 1—2 гц. Измерение и запись мед­ ленно протекающих процессов обычно производится самопи­ шущими приборами.

Исследование величин, изменяющихся во времени с частотой 3—5 тыс. гц, осуществляется с помощью электромеханических осциллографов.

Для исследования как быстдопротекающих, так и медленнопротекающих процессов в настоящее время широко используют­ ся электронные осциллографы, с помощью которых можно ви­ зуально наблюдать исследуемый процесс.

1. Электронныйосциллограф

Электронные осциллографы предназначены для наблюдения и регистрации быстропротекающих периодических и апериоди­ ческих электрических процессов. Электронные приборы, пред­ назначенные для наблюдения быстропротекающих процессов, носят название осциллоскопов.

Для возможности осуществления регистрации исследуемых процессов, в некоторых случаях осциллоскопы снабжаются от­ дельной фотоприставкой.

Электронные осциллографы нашли широкое применение при различного рода лабораторных исследованиях для наблюдения и измерения электрических величин (напряжения, тока, частоты, угла сдвига фаз и пр).

Всочетании с другими устройствами, электронные осцилло­ графы применяются и для измерения неэлектрических величин (давления газов, различного рода механических перемещений, специальных измерений).

Взависимости от числа одновременно исследуемых| явлений, различают осциллографы однолучевые, двухлучевые и многолу­ чевые. Многолучевые приборы позволяют наблюдать одновре­ менно несколько процессов, По величине напряжения питания блока электронно-лучевой трубкиосциллографы делятся на низковольтные и высоковольтные. В лабораторных исследова­ ниях наибольшее распространение получили низковольтные ос­ циллографы.

Электронный осциллограф состоит из четырех основных бло­ ков: блока электронно-лучевой трубки, блока развертки, блока усиления и блока питания.

На рис. 13—1 представлена принципиальная блок-схема электрон­ ного осциллографа.

Основной частью электронного осциллографа является элек­ тронно-лучевая трубка (рис. 13—2). Электронно-лучевая трубка

172

электронами. Для образования электронного луча в трубке ис­ пользуется специальный формирователь электронного луча (так называемый электронный прожектор). В состав формирователя луча входит катод К, управляющий электрод (управляющая сет­ ка) УЭ и аноды A х и Аъ выполненные в виде цилиндров. В про­ цессе работы осциллографа электроны, испускаемые катодом под действием электрического поля, возникаемого между като­ дом и анодом, образуют электронный луч, сходящийся на поверх­ ности экрана и являющийся фокусом системы.

Вместе падения луча на экране появляется светящееся пятно.

Вузкой части колбы расположены две пары отклоняющих пла­ стин «Л'» и «У». Если к одной из пар пластин приложено постоян­ ное напряжение, то электронный луч будет отклоняться соответ-.

ственно в горизонтальном или вертикальном направлениях. При приложении напряжения к обеим парам пластин происходит отклонение луча и в горизонтальном и в вертикальном направ­ лениях одновременно.

На управляющую сетку электронно-лучевой трубки подается отрицательный, относительно катода, потенциал. Изменение этого потенциала приводит к изменению количества электронов в луче, а следовательно, к изменению яркости светящегося пятна на экране. Изменение потенциала на управляющей сетке УЭ производится с помощью потенциометра R x (рис. .13—2). С по­ мощью управляющей сетки осуществляется также предваритель­ ная. фокусировка электронов в луч. Окончательная фокусировка электронного луча осущеставляется с помощью изменения интен­ сивности электрического поля между анодами. Изменение по­ тенциала на аноде А 1 при изменении положения движка потен­ циометра R2 (рис. 13—2) приводит к изменению фокусирующего поля и резкости светового пятна на экране. Одновременно с фо­ кусировкой электронного луча анода А х и А 2 ускоряют электроны в электронном луче до скоростей, при которых возможно све­ чение покрытия экрана в процессе электронной бомбардировки.

В процессе исследования на пластины «У» осциллографа обыч­

няться в вертикальном направлении на величину, пропорциональ­ ную мгновенному значению поданного напряжения.

Блок развертки создает напряжение пилообразной формы для развертки исследуемых процессов во времени. Так как на­ пряжение генератора развертки меняется по линейному закону, то смещение луча по горизонтали будет пропорциональным вре­ мени. Если одновременно с этим подать исследуемое напряжение

174

на вертикальные пластины, то луч на экране будет описывать зависимость исследуемого электрического сигнала, в функции времени.

Исследуемое напряжение 17у, в зависимости от его величины, может подаваться на отклоняющие пластины ЭЛТ или непосред­ ственно, или после предварительного усиления.

На горизонтальную пару пластин «Л"» подается напряжение пилообразной формы с генератора развертки или от посторон­ него источника (непосредственно или через усилитель). Во всех случаях характер изменения напряжения генератора развертки (периодический или апериодический) должен соответствовать характеру исследуемого напряжения.

При апериодическом законе изменения напряжения задающего генератора развертки развертка называется «ждущей». Электрон­ ный луч при таком режиме один раз прочерчивает полученную кривую, после чего возвращается в первоначальное положение. При этом для получения на экране неподвижного изображения необходимо, чтобы частота исследуемого напряжения была рав­ на частоте напряжения генератора развертки или чтобы их от­ ношение было целым числом.

С этой целью в осциллографе предусмотрена возможность синхронизации напряжения во времени путем регулирования частоты напряжения генератора развертки.

В электронных осциллографах обычно имеется два блока уси­ лителей для усиления напряжений, подаваемых на горизонталь­ ные и вертикальные пластины. Это обусловлено тем, что чувстви­ тельность современных электронно-левых трубок по напряжению обычно не превышает 0,3—0,5 мм/в. При использовании усили­ телей чувствительность осциллографа повышается до долей милливольта на 1 мм отклонения луча на экране.

В соответствии с наименованием пластин усилители называют­ ся горизонтальным и вертикальным.

Горизонтальный усилитель может использоваться самостоя­ тельно при подаче на него исследуемого напряжения либо для усиления напряжения генератора развертки.

Блок питания состоит из выпрямителей и фильтров, которые питаются от вторичной обмотки трансформатора. На выходе выпрямителей имеется делитель напряжения, с которого снимает­ ся требуемое постоянное напряжение питания цепей электронно­ лучевой трубки, усилителей и развертки. От отдельных вторичных обмоток трансформатора питаются цепи накала ламп и элек­ тронно-лучевой трубки.

Первичная обмотка трансформатора блока питания с по­ мощью переключателя может включаться в сеть переменного тока с различным по величине напряжением.

175

2. Импульсный синхроскоп 01-6(01*1).

Синхроскоп С/-5 предназначен для наблюдения и исследова­ ния импульсных и периодических процессов длительностью от 0,1 до 3000 мксек, измерения длительности и амплитуды сигна­ лов, а также для наблюдения кривых периодических процессов и фигур Лиссажу.

Блок-схема прибора состоит из входного делителя, усилителя вертикального отклонения с линией задержки, усилителя син­ хронизации и горизонтального отклонения, генератора ждущей и непрерывной разверток, калибраторов длительности и ампли­ туды, электронно-лучевой трубки и блока питания.

Исследуемый сигнал по коаксиальному кабелю подается на входной делитель напряжения, который уменьшает величину входного сигнала до необходимого значения.

Делитель рассчитан на три положения, соответствующие коэффициентам деления 1:1, 1 :10 и 1 :100. При этом входное сопротивление составляет не менее 0,5 Мом. Прибор имеет также и низкоомный вход при соотношении делителя 1 :1. В этом слу­ чае переключатель делителя устанавливается в положение «50 ом». Максимальная величина напряжения, которое может быть по­ дано на вход прибора, составляет 200 вольт амплитудного зна­ чения.

С делителя напряжения исследуемый сигнал поступает на вход усилителя вертикального отклонения.

Усилитель вертикального отклонения с линией задержки слу­ жит для усиления напряжения, подаваемого на вертикальные пластины электронно-лучевой трубки. При этом предусмотрена возможность переключения на узкую полосу частот при боль­ шом коэффициенте усиления. Такое переключение целесообразно при исследовании колебаний сравнительно низкой частоты, имеющих малую амплитуду. Линия задержки предназначена для задержки исследуемого сигнала в тракте усилителя, при­ мерно, на 0,2 мксек по отношению к горизонтально-отклоняю- цему напряжению, т. е. напряжению развертки, что позволяет вдвигать сигнал во времени для обеспечения возможности на­ блюдения фронтов исследуемых импульсов.

Для усиления синхронизирующего напряжения в режиме •азвертки и усиления горизонтально-отклоняющего напряжения

176

Б ) Определение длительности и амплитуды сигнала в режиме ждущей развертки с синхронизацией исследуемым напряжением

2.Переключатель «род синхронизации» поставить в положе­ ние «внутр.».

3.Подать исследуемый импульс на «вход «У» прибора.

4.Переключателем «синхрониз» устанавливается устойчивое изображение.

5.Переключателем «Метка» добиться удобного для работы

количества калибрационных отметок времени.

6.Яркость и фокусировку отрегулировать до получения чет­ кого и ясного изображения.

7.По количеству меток, уложившихся на импульсе, и цене каждой метки определяется длительность импульса и крутизна фронта.

Для определения амплитуды импульса сигнала напряжения необходимо:

1.Установить на экране размер импульса приблизительно 20—25 мм по масштабной сетке, записать амплитуду импульса «а» в мм и коэффициент уменьшения делителя «К».

величине импульса и записать эту величину «в» в мм. (Переклю­ чатель «калибровка амплитуды»).

4. Записать значение шкалы «имп» потенциометра «Кали­ бровка амплитуды».

Амплитуда исследуемого импульса в вольтах находится при этом, исходя из следующего соотношения:

К — коэффициент уменьшения входного делителя напряжения. При установке величины изображения калибрационного сиг­ нала, равной величине изображения исследуемого импульса, амплитуда исследуемого импульса определяется как произве­ дение величины калибрационного напряжения, определяемой

180