Осциллограф ұғымы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Табиғатта бар әртүрлі тербелмелі қозғалыстар жиі синусоидтар түрінде болады. Өндірілетін энергия, әртүрлі тербелмелі бөлшектер және біздің көзімізге қол жетпейтін басқа да құбылыстар қоршаған кеңістікті толтырады. Осыған байланысты өлшеу түрлендіргіштері, яғни жоғарыда сипатталған құбылыстарды электр сигналдарына айырбастауға қабілетті әртүрлі құрылғылар өзекті болып табылады. Мұндай сигналдар осциллограф деп аталатын аспаптың көмегімен зерттелуі мүмкін. Бұл құрал үлкен әлеуетке ие және инженерлерге, ғалымдарға, техниктер мен оқытушыларға уақыт өзгеретін сигналдар түрінде оқиғалар мен процестерді барабар зерттеуге мүмкіндік береді.
Осциллографтар-бұл ең алдымен жобалаушылар, өндірушілер және электрондық жабдықты жөндеу шеберлері үшін пайдалы құрал. Қазіргі әлемде мамандарға қойылған міндеттерді сапалы орындау үшін ең жақсы және барынша тиімді жабдықтарды пайдалану қажет. Осыған байланысты, осциллографтар электрондық схемаларда өтетін процестерді зерттеу кезінде негізгі құрал болып табылады.
Осциллографтарды қолдану өте кең және сандық және аналогтық электроника әлемімен шектелмейді. Осциллографтар әртүрлі түрлендіргіштерді қолданған жағдайда табиғи құбылыстардың кең спектрін бақылауға мүмкіндік береді. Түрлендіргіш-белгілі бір физикалық әсерлерді (дыбыстарды, жарық немесе жылу толқындарын, механикалық соққы, қысым) бекіту салдарынан түрлі электр сигналдарын генерациялайтын құрылғы

Негізгі бөлігі
1.1. Осциллограф ұғымы

Электрондық осциллограф, жалпы мағынада, бұл электр сигналдары параметрлері мәндерінің өзгеруін өлшеу және бақылау үшін қолданылатын құрал. Бұл аспапта әр түрлі айнымалы шамалардың функционалдық тәуелділіктерінің мәндерінің кескінін алу мақсатында электрондық сәуленің ауытқу технологиясы қолданылады, олардың бірі уақыт болып табылады.
Кернеудің уақыт тәуелділігін зерттеген кезде "Y" кірісіне бастапқы кернеу беріледі, содан кейін сызықтық өзгеретін кернеуді өндіретін Қанат генераторы қосылады.
Екі кернеу (токтар) арасындағы тәуелділікті зерттеу кезінде олардың біріншісі "Y" кіруіне, екіншісі - "Х"кіруіне беріледі. Бұл жағдайда қашау генераторы қолданылмайды.
Қазіргі нарықта көп арналы және көп сәулелі осциллографтар бар. Соңғыларында арнайы көп сәулелі электронды түтіктер табылды. Көп арналы электр сигналдарының коммутаторлары қолданылады, олар экранда бірнеше сигналдарды бақылауды қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
Электрондық осциллографтың жұмыс принципі және оның құрылымдық сұлбасы суретте келтірілген. 1.

Сур.1. Жұмыс принципі және осциллографтың құрылымдық сұлбасы
Осы схема:
:: ЭЛТ-электронды-сәулелі түтік;
* кіріс құрылғысы, алдын ала күшейткіш (Y), сигналдың кідіріс сызығы, соңғы күшейткіш (Y);
* х осі бойынша өрістету генераторы, синхрондау құрылғысы, соңғы және алдын ала күшейткіштер бар сәуленің көлденең ауытқу арнасы ("Х") Х;
* сәуле жарықтығын басқару арнасы (Z);
* калибрлеу құрылғысы ::
Сонымен қатар, осциллографтың құрамына жоғары вольтты және төмен вольтты түзеткіштер кіреді.
Осциллографтың орталық түйіні-ЭЛТ. Бұл электрод жүйесі мен люминоформен жабылған экраны бар вакуум деңгейі жоғары шыны баллон. Электрондар экранға түскен жағдайда, шам болады. Түтіктің цилиндрлік бөлігінде модулятор, катод, екі анод және төрт ауытқитын пластина бар. Электрондардың көзі ретінде оксидті катод шығады. Бұл катод катод катодтан оқшауланған қыздыру жібінің көмегімен қызады. Электродтардың пайдаланылатын жүйесі жиі электронды пушка деп аталады.
Модуляторға мәні айнымалы резистордың көмегімен реттелетін теріс әлеует береді, бұл электрондық-сәулелі түтікшенің экранында жарық түсетін дақтың жарықтығын өзгертуге мүмкіндік береді. Бірінші анод электрондық сәуледі фокустауға арналған. Екінші анод электрондарды жеделдету мақсатында қолданылады. Бірқатар түтіктер экранның жарықтығын арттыруға арналған қосымша үшінші анодқа ие. Электронды-сәулелі түтікті шартты белгілеудегі соңғы әріп экран жабынының түрін анықтауға мүмкіндік береді: а-жабын көгілдір шам береді және одан кейінгі жарықтандырудың төмен ұзақтығына ие, В - 3-5 секундтан кейін ұзақ жарылу қамтамасыз етеді, және-орташа ұзақтықтағы жасыл жарылу. ЭЛТ сәулеленуден кейінгі ұзақтығы, қажет болған жағдайда, аспапты қоспай бағалауға болады. Ол үшін кез келген шам арқылы ЭЛТ экранын бірнеше секунд бойы жарықтандыруға болады, содан кейін жарықты өшіріп, уақыт өте келе экранның жарықтығы азаяды. Типті жабын және 10 Гц астам жиілікке ие сигналдарды бақылау үшін неғұрлым ыңғайлы болып табылады. "Y" арнасының кіріс құрылғысында кіріс қосқышы, қосқыш кабель, кіріс кернеу бөлгіштері бар.
Қосқыш кабель сигнал көзінің шығуының барлық жұмыс диапазоны бойынша осциллографтың кіруімен және сыртқы электромагниттік өрістердің әсерінен қорғау үшін арналған. Бұл кабель ретінде коаксиалды жиі қолданылады.
Коаксиалды кабель сыртқы өткізгіш қабығынан цилиндрлік оқшаулағышпен бөлінген ішкі өткізгіштен тұрады. Бұл қабық қорғаныс оқшаулауымен жабылады. Орам жұқа мыс өткізгіштерден жасалады. Коаксиалды кабель ұштарының біреуі аспапқа қосуға арналған ажыратқышы бар, екіншіге екі өткізгіш қосылады. Тоқумен тікелей қосылатын өткізгішті қара түсті оқшаулаумен таңдайды. Кабельдің орталық желісіне қосылатын өткізгішті сигналдық деп атайды. Өткізгіш қабық аспаптың корпусына қосылады. Қосқыштың көмегімен сигналды алдын ала күшейткішке беру тәсілі таңдалады. Мұндай 2 әдістері: конденсатор арқылы немесе тікелей-ұзақ мерзімді импульстер және тұрақты ток сигналдары үшін қолданылады.
Осциллографтар қатары кернеудің кірістірілген кіріс бөлгіштеріне ие. Кернеудің шығу кіріс бөлгіші пробник деп аталады. Кіріс бөлгіштері үшін барлық жиілік диапазоны бойынша формасына және амплитудасына қарамастан сигналды бұрмалаусыз беруді қамтамасыз ету үшін құралды дайындау кезеңінде күрделі баптау қажет.
Мұндай бөлгіштер конденсаторлар мен Резисторларды пайдалана отырып әзірленеді.
Кернеу бөлгіштерін реттеу осциллограф және тікбұрышты импульстердің кернеу генераторларының көмегімен жүргізіледі.
Бөлгіш қосалқы конденсатормен бөлгіштің шығуында бастапқы кіретін ұқсас тікбұрышты импульстер алынады.
Тік ауытқудың алдын ала күшейткіші симметриялық емес сигналдан симметриялық емес сигналға түрлендіру, оны күшейту, экранның жұмыс бөлігінде сигнал бейнесін тігінен орнату, коммутатормен бірлескен жұмысты қамтамасыз ету үшін қолданылады.
Аспаптың тік ауытқу арнасына қосылатын кідіріс желісі өрістету генераторын іске қосу үшін қажетті уақыт кезеңіне сигналдың кідіруін қамтамасыз етеді.
Кідіріс желісі болмаған жағдайда, осциллограф экраны зерттелетін сигналдың алдыңғы жағын көрсетпейді. Бұл кідіріс сызығы зерттелетін сигналдың формасын бұрмалауға тиіс емес, әйтпесе кері әсер байқалады.
Сәуленің тік ауытқу арнасының шеткі күшейткіші сигналдың күшеюін қамтамасыз етеді, ол аспап экранының жұмыс бөлігі шеңберінде тігінен электрондық-сәуле түтігінің сәулесін ауытқу үшін жеткілікті болып табылады.
Сигналдардың коммутаторы Y арнасының күшейткішін бірқатар жұмыс режимдерінде пайдалануға мүмкіндік береді: Y1 және Y2 екі арнасының бір мезгілде жұмысы (сигналдардың бірінде сигналдың полярлығын өзгерту мүмкіндігімен сигналдарды қосу), тек Y1 арнасының жұмысы, тек Y2 арнасының жұмысы, әрбір арнаның кезекпен жұмысы, яғни арналарды өрістеудің кері жүрісімен ауыстырып қосу, үзік режим (бірнеше ондаған жиіліктегі арналарды немесе тікбұрышты импульстің арнайы генераторынан жүз килогерцты ауыстыру).
Егер зерттелетін кернеу (қажет болған жағдайда ол күшейткішпен күшейтілсе) тек "У" пластинасына берілсе, онда осциллограф экранында ұзындығы тербелістің екі еселенген амплитудасына тең тік сызық көрінетін болады. Уақыт өте келе сигналдың өзгеруін зерттеу үшін көлденең ауытқитын пластиналарға кернеу беру қажет.
Көлденең бағытта сәуленің ауытқуына арналған кернеу қашық генераторы, синхрондау құрылғысы, ақырғы және алдын ала күшейткіштер бар "Х" арнасының шығуынан беріледі.
Өрістету генераторы электрондық сәуленің х осі бойынша экранның сол жақ шетінен оң жақ шетіне дейінгі біркелкі қозғалуына, содан кейін оны сол жақ шеткі жағдайға дейін кері қайтуына арналған ара тәрізді пішінді сызықтық өзгеретін кернеуді қалыптастырады. . Экрандағы сәуленің кері қозғалысы қалыптасатын ара тәрізді кернеудің барлық өзгеру учаскелеріне сәйкес келеді.
Бұл жағдайда, кернеу жиілігін 10 Гц-дан 1 МГц-ке дейін және одан да көп кең диапазонда бірқалыпты және сатылы өзгерту қажет.
"Y" кірісіндегі кернеу нөлге тең болған жағдайда, бірақ бұл ретте Қанат генераторы қосылған жағдайда, экранға көлденең сызық беріледі. Бір уақытта кіріс кернеуі келіп түскенде және генератор қалыптастырған өрістету экранда зерттелетін сигналдың осциллограммасы шығады.
Х арнасында өрістету генераторы үш режимнің бірінде жұмыс істей алады:
кезеңдік болып табылатын, елеусіз ұңғымасы бар импульстік сигналдарды бақылауға арналған автокольбелі;
маңызды ұңғымасы бар зерттелетін ауыспалы сигналдарды бақылауға арналған күтуші;
жеке, суретке түсіру үшін және жеке сигналдарды егжей-тегжейлі зерттеу үшін пайдаланылатын.
Күтуші режимде бола отырып, ара тәрізді кернеуді өндіру жүргізіледі, бірақ аспаптың "Y" кіруіне жеткілікті жоғары амплитудасы бар сигнал келіп түскен жағдайда ғана. Бұл режимнің ерекшелігі, бұл режимде пульсацияның аз коэффициенті бар түзетілген кернеуді зерттеу кезінде ішкі синхрондауды қамтамасыз етуге болмайтынын атап өткен жөн. Қолданыстағы осциллографтардың қатарында x соңғы күшейткіште күшейту деңгейін арттыру арқылы көлденең кескіннің үлкен ауқымын қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін жайманы созу режимі сақталады.
Қозғалмайтын бейнені қалыптастыру үшін өрістету генераторы жиілігінің мәні зерттелетін сигнал жиілігінің тең мәніне қамтамасыз ету қажет. Ол үшін зерттелетін сигнал жиілігімен өрістету генераторының жиілігін синхрондау қолданылады. Егер өрістету генераторының жиілігі зерттелетін кернеу жиілігінің мәніне жақындаса, онда бұл кернеу өрістету генераторының жиілік мәнін зерттелетін сигнал жиілігімен дәл сәйкестікке дейін өзгертеді.
Зерттелетін сигналдың жиілігімен өрістету генераторының жиілігін келісу синхрондау блогының жұмысымен қамтамасыз етіледі. Синхрондаудың үш түрлі нұсқасы бар: ішкі, сыртқы және желіден. Соңғы нұсқаны жиілік қоректендіргіш желінің жиілігіне тең, яғни 50 Гц тең сигналдарды зерттеу есептері үшін қолданады. Зерттелетін кернеу өрістету генераторының жұмыс кезеңін қалыптастыру үшін басым болып табылады. Егер өрістету генераторының өзіндік тербеліс кезеңі зерттелетін кернеудің тербеліс кезеңіне тең немесе еселенсе, онда генератордың тербелістері зерттелетін кернеумен тактке жүреді. Қазіргі осциллографтар синхрондау кернеуінің және синхрондау түрінің айырғыштарымен жабдықталған.
Х арнасының соңғы күшейткіші сыртқы сигналдың шамасын немесе Қанат кернеуін экран шеңберінде көлденең сәуленің ауытқуы үшін жеткілікті деңгейге дейін күшейту үшін пайдаланылады.
Z арнасы кері жүріс кезінде сәуледі өшіруге және өрістетудің тікелей жүрісін жарықтандыруды қамтамасыз етуге арналған. Бұл арна сыртқы модуляция сигналымен бейненің жарықтығын модуляциялайды. Егер Z арнасына жоғары жиіліктегі кернеу берілген жағдайда, бірдей жиіліктегі X және Y сигналдарды кірістерге беру кезінде X және Y-ге берілген сигнал жиілігінің мәнін анықтау мүмкіндігі бар.
Аспаптың калибраторлары амплитуданы өлшеу дәлдігін және сигнал жиілігін арттыруға мүмкіндік береді. Калибратор-белгілі жиіліктегі және амплитудасы бар кернеу генераторы. Әдетте меандр және тұрақты кернеу түрінде кернеулер қолданылады.
Қоректену блогының жоғары вольтты түзеткіші электронды-сәулелі түтікшенің электродтарының қоректенуін қамтамасыз етуге арналған, ал төмен вольтты аспаптың барлық қалған тораптарын қоректендіруге арналған.
Қазіргі осциллографтардың "У" күшейткішінің калибрленген күшейту коэффициенті және Х осі бойынша өрістеудің калибрленген ұзақтығы жиі болады, бұл зерттелетін сигналдың кернеуі мен жиілігін оңай анықтауға мүмкіндік береді.
Осылайша, аспаптың басты мақсаты алынған ақпаратты графикалық түрде көрсету болып табылады (электр сигналының диаграммасын қалыптастырады). Бұл диаграмма сигналдың уақыт өзгеруін көрсетеді: көлденең ось (X) уақыт мәнін, ал тік ось (Y) - кернеуді білдіреді. Экранға шығарылған сигналдың жарықтығы немесе қарқындылығы Z осі деп аталады (сурет . 2)
Сур. 2. Көрсетілетін сигнал құрамдастары
Сандық люминофоры бар осциллографтарда Z осі әдетте түстің графикаларымен ұсынылған (сурет.3).
Сур.3. Жарықтық градациялары бар жиілікті құру (Z осі)
Құралмен қалыптасатын кез келген диаграмма мұндай сигнал параметрлерін көрсете алады:
белгілі бір уақытта кернеу деңгейі;
жиілікті тербелістер;
жеке сигнал ұсынылған өзгермелі сипаттамалары бар зерттелетін схеманың учаскелері;
сигналдың басқа құрамдас бөліктерімен арақатынасының жиілігі;
дәрежесі бұрмалау сигнал арқылы тексеру ақаулы компоненттерін;
сигналдағы тұрақты және айнымалы құрамдастардың арақатынасы;
сигнал шу деңгейі және уақыт осы мәннің өзгергіштік дәрежесі

Осциллографтар түрлері
Электрондық жабдық екіге бөлінуі мүмкін
негізгі категориялар: аналогты және сандық. Аналогты
жабдық үздіксіз өзгеретін
ал сандық-дискретті-
(екілік) сигналдармен
кернеуді таңдау. Мысалы, винил ойнатқышы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.