Применение электронно-лучевых осциллографов
Элекгронно-лучевой осциллограф является универсальным измерительным прибором широкого назначения, позволяющим визуально наблюдать и фиксировать случайные, одиночные непериодические и периодические электрические процессы в диапазоне частот от нуля (постоянный ток) до единиц гигагерц. Помимо качественной оценки исследуемых процессов осциллограф позволяет измерить:
-
амплитуду и мгновенное значение тока и напряжения;
-
временные параметры сигнала (скважность, частота, длительность фронта, фаза и т. д.);
-
сдвиг фаз; частоту гармонических сигналов (метод фигур Лиссажу и круговой развертки),
-
амплитудно-частотные и фазовые характеристики и т. д.
Осциллограф может быть использован как составная часть более сложной измерительной аппаратуры, например, в мостовых схемах в качестве нуль-органа, в измерителях частотных характеристик и т. д.
Высокая чувствительность осциллографа определяет возможность исследования очень слабых сигналов, а большое входное сопротивление обусловливает его малое влияние на режимы исследуемых цепей. По назначению электронно-лучевые осциллографы подразделяют на универсальные и общего назначения (тип С1), скоростные и стробоскопические (тип С7), запоминающие (тип С8), специальные (тип С9), регистрирующие с записью на фотобумагу (тип Н). Все они могут быть одно-, двух- и многолучевыми.
Универсальные осциллографы
Универсальные осциллографы обладают многофункциональностью за счет применения сменных блоков (например, предусилителей в С1-15). Полоса пропускания от 0 до сотен мегагерц, амплитуда исследуемого сигнала от десятков микровольт до сотен вольт. Осциллографы общего назначения применяют для исследования низкочастотных процессов, импульсных сигналов. Имеют полосу пропускания от 0 до десятков мегагерц, амплитуда исследуемого сигнала от единиц милливольт до сотен вольт.
Скоростные осциллографы
Скоростные осциллографы предназначены для регистрации однократных и повторяющихся импульсных сигналов в полосе частот порядка единиц гигагерц.
Стробоскопические осциллографы
Стробоскопические осциллографы предназначены для исследования быстродействующих повторяющихся сигналов в полосе частот от нуля до единиц гигагерц при амплитуде исследуемого сигнала от единиц милливольт до единиц вольт.
Запоминающие осциллографы
Запоминающие осциллографы предназначены для регистрации однократных и редко повторяющихся сигналов. Полоса пропускания до 20 МГц при амплитуде исследуемого сигнала от десятков милливольт до сотен вольт. Время воспроизведения записанного изображения от 1 до 30 мин.
Для регистрации быстропротекающих и переходных процессов на фотобумаге применяют электронно-лучевые осциллографы с фотооптическим способом переноса луча на носитель записи, например Н023. Высокая скорость записи (до 2000 м/с) и большой диапазон регистрируемых частот (до сотен килогерц) позволяют применять эти осциллографы, если невозможно использование светолучевых, имеющих сравнительно небольшую скорость записи и диапазон регистрируемых частот. Основные технические характеристики осциллографов Н023 и Н063 приведены в справочниках.
Применение светолучевых осциллографов
Для получения видимой записи быстропротекающих процессов наибольшее распространение получили светолучевые осциллографы с записью на специальной осциллографической фотобумаге, чувствительной к ультрафиолетовым лучам.
Основным достоинством светолучевых осциллографов является возможность получения видимой записи в прямоугольных координатах в большом динамическом диапазоне (до 50 дБ). Рабочая полоса частот светолучевых осциллографов не превышает 15 000 Гц, Предельная скорость записи у светолучевых осциллографов до 2000 м/с, у электрографических светолучевых осциллографов 6-50 м/с. Для одновременного наблюдения и регистрации нескольких электрических процессов осциллографы имеют несколько осциллографических гальванометров (обычно магнитоэлектрической системы), число которых может достигать 24 (в осциллографе Н043.2) и более.
Осциллографирование может производиться на фотобумагу УФ или фотоленту с химикофотографическим проявлением. Осциллографирование на бумагу УФ производится ртутной лампой с непосредственным проявлением на свету, что намного ускоряет процесс осциллографирования, и применяется в тех случаях, когда требуется получить, например, пробную осциллограмму. Недостаток фотобумаги УФ в том, что полученные на ней осциллограммы со временем теряют контрастность вследствие потемнения фона. Чувствительность фотобумаги и яркость освещения следует выбирать тем выше, чем больше скорость осциллографирования, и устанавливать снятием пробных осциллограмм.
Осциллографы обычно укомплектовывают гальванометрами с различными полосами рабочих частот. При использовании гальванометра, рабочая частота которого неизвестна, верхнюю границу частоты можно принять равной половине собственной частоты гальванометра. Собственная частота гальванометра указана на нем через тире после обозначения типа. Для ограничения рабочего тока гальванометра используют стандартные магазины шунтов и добавочных резисторов. Для случаев осциллографирования больших токов (более 6 А) или больших напряжений (более 600 В) обычно используют измерительные трансформаторы.
Чтобы получить наибольший размах луча на осциллограмме (70-80 % ширины применяемой бумаги), следует выбирать гальванометр, рабочий ток которого будет близок к максимальному.
Наиболее широко применяемые типы светолучевых осциллографов и их основные технические данные приведены в справочниках.