Elektrisko procesu reģistrēšana, izmantojot elektronu staru osciloskopus

Katodstaru osciloskopu pielietojums

Elektronu staru osciloskops ir daudzfunkcionāla mērierīce, kas ļauj vizuāli novērot un reģistrēt nejaušus, atsevišķus periodiskus un periodiskus elektriskos procesus frekvenču diapazonā no nulles (līdzstrāva) līdz gigahercu vienībām. Papildus pētīto procesu kvalitatīvajam novērtējumam osciloskops ļauj izmērīt:

• strāvas un sprieguma amplitūda un momentānā vērtība;

• signāla laika parametri (darba cikls, frekvence, pieauguma laiks, fāze utt.);

• fāzes nobīde; harmonisko signālu frekvence (Lissajous figūru metode un apļveida slaucīšana),

• amplitūdas-frekvences un fāzes raksturlielumi utt.

Osciloskopu var izmantot kā sarežģītāku mērīšanas iekārtu sastāvdaļu, piemēram, tiltu ķēdēs kā nulles orgānu, frekvences reakcijas mērītājos utt.

Osciloskopa augstā jutība nosaka iespēju pētīt ļoti vājus signālus, un lielā ieejas pretestība izraisa tā nelielu ietekmi uz pētīto ķēžu režīmiem. Pēc vienošanās katoda osciloskopus iedala universālajos un vispārējas nozīmes (C1 tips), ātrgaitas un stroboskopiskajos (C7 tips), atmiņas (C8 tips), speciālajos (C9 tips), ierakstīšanā ar ierakstīšanu uz fotopapīra (H tips). Visi no tiem var būt viena, divstaru un daudzstaru.

Universālie osciloskopi

Universālie osciloskopi ir daudzpusīgi, jo tiek izmantotas maināmas ierīces (piemēram, priekšpastiprinātāji C1-15). Joslas platums ir no 0 līdz simtiem megahercu, pētāmā signāla amplitūda ir no desmitiem mikrovoltu līdz simtiem voltu. Universālie osciloskopi tiek izmantoti zemfrekvences procesu, impulsu signālu pētīšanai. Viņiem ir frekvenču josla no 0 līdz desmitiem megahercu, pētāmā signāla amplitūda no milivoltu vienībām līdz simtiem voltu.

Ātrgaitas osciloskopi

Ātrgaitas osciloskopi ir paredzēti, lai ierakstītu vienu un atkārtotu impulsu signālus vairāku gigahercu frekvenču joslā.

Strobe osciloskopi

Strobe osciloskopi ir paredzēti ātrgaitas atkārtotu signālu pārbaudei frekvenču diapazonā no nulles līdz gigaherciem, pārbaudot signāla amplitūdu no milivoltiem līdz voltiem.

Osciloskopu uzglabāšana

Uzglabāšanas osciloskopi ir paredzēti atsevišķu un reti atkārtojošu signālu ierakstīšanai. Joslas platums ir līdz 20 MHz ar pētītā signāla amplitūdu no desmitiem milivoltu līdz simtiem voltu. Ierakstītā attēla atskaņošanas laiks no 1 līdz 30 minūtēm.

Lai ierakstītu ātrus un pārejošus procesus uz fotopapīra, tiek izmantoti elektronu staru osciloskopi ar fotooptisko metodi staru pārnešanai uz ierakstīšanas nesēju, piemēram, H023. Liels ierakstīšanas ātrums (līdz 2000 m/s) un liels ierakstīto frekvenču diapazons (līdz simtiem kilohercu) ļauj izmantot šos osciloskopus, ja nav iespējams izmantot tos ar gaismas stariem, kuriem ir salīdzinoši zems ierakstīšanas ātrums un ierakstīto frekvenču diapazons. Osciloskopu H023 un H063 galvenie tehniskie parametri ir sniegti atsauces grāmatās.

Gaismas staru osciloskopu pielietojums

Lai iegūtu redzamu ātru procesu fiksāciju, visizplatītākie ir gaismas staru osciloskopi ar ierakstu uz speciāla pret ultravioletajiem stariem jutīga oscilogrāfiska fotopapīra.

Gaismas staru osciloskopu galvenā priekšrocība ir iespēja iegūt redzamu ierakstu taisnstūra koordinātēs lielā dinamiskā diapazonā (līdz 50 dB). Gaismas staru osciloskopu darbības frekvenču josla nepārsniedz 15 000 Hz, gaismas staru osciloskopu maksimālais ierakstīšanas ātrums ir līdz 2000 m/s, elektrogrāfiski apgaismotiem gaismas stariem 6-50 m/s. Vairāku elektrisko procesu vienlaicīgai novērošanai un reģistrēšanai osciloskopos ir vairāki oscilogrāfiskie galvanometri (parasti magnetoelektriskā sistēma), kuru skaits var sasniegt 24 (osciloskopā H043.2) un vairāk.

Oscilogrāfiju var veikt uz UV fotopapīra vai fotofilmas ar ķīmisku fotoattīstību.Oscilogrāfiju uz UV papīra veic dzīvsudraba lampa ar tiešu gaismas attīstību, kas ievērojami paātrina oscilogrāfijas procesu, un tiek izmantota gadījumos, kad nepieciešams iegūt, piemēram, pārbaudes oscilogrammu. UV fotopapīra trūkums ir tāds, ka uz tā iegūtās oscilogrammas laika gaitā zaudē kontrastu fona tumšuma dēļ. Fotopapīra jutība un apgaismojuma spilgtums jāizvēlas tikpat liels kā oscilogrāfijas ātrums un jāiestata, izmantojot testa oscilogrammas.

Osciloskopi parasti ir aprīkoti ar galvanometriem ar dažādām darba frekvenču joslām. Izmantojot galvanometru, kura darbības frekvence nav zināma, augšējā frekvences robeža var būt vienāda ar pusi no galvanometra dabiskās frekvences. Galvanometra dabiskā frekvence uz tā ir norādīta ar domuzīmi aiz tipa apzīmējuma. Galvanometra darba strāvas ierobežošanai tiek izmantotas standarta šunta kastes un papildu rezistori. Lielu strāvu (vairāk nekā 6 A) vai augsta sprieguma (vairāk nekā 600 V) oscilogrāfiskos gadījumos parasti izmanto instrumentu transformatorus.

Lai oscilogrammā iegūtu vislielāko staru šūpošanos (70-80% no izmantotā papīra platuma), jāizvēlas galvanometrs, kura darba strāva būs tuvu maksimālajai.

Plašāk izmantotie gaismas staru osciloskopu veidi un to tehniskie pamatdati ir doti uzziņu grāmatās.