2.3. Світлопроменеві осцилографи.

Світлопроменеві осцилографи відносяться до реєструючих приладів прямого перетворення, в яких процеси, що змінюються, реєструються за допомогою світлового променя на світлочутливому носії інформації.

Не дивлячись на конструктивні відмінності, всі світлопроменеві осцилографи складаються з вимірювального механізму (магнітний блок з гальванометрами), оптичного і розгортаючого пристроїв, пристрою вимірювання часу і допоміжних пристроїв.

Вимірювальним механізмом світло променевого осцилографа є блок з магнітоелектричними осцилографічними гальванометрами. Рухома частина таких гальванометрів виконана у вигляді рамки або петлі дроту, яка закріпленої на розтяжках. В більшості сучасних осцилографів застосовуються рамкові гальванометри, рухома частина яких поміщена в нерухомий металевий немагнітний корпус з полюсними наконечниками. Власного постійного магніту гальванометр не має, оскільки його поміщують в простір між полюсними наконечниками постійного магніту, укріплюваного в корпусі осцилографа. Конструктивне виконання осцилографічних гальванометрів різне. Воно залежить від виду заспокоювача. При магнітоіндукційному обмотувальному заспокоєнні момент заспокоєння створюється за рахунок взаємодії поля постійного магніту осцилографа і поля, яке створюється струмом в рамці гальванометра. При рідинному заспокоєнні корпус гальванометра з поміщеною рухомою частиною заповнюється в'язкою рідиною, наявність якої дає більший ефект, ніж магнитоіндукційне обмотувальне заспокоєння.

Основні вимоги, що пред'являються до осцилографічних гальванометрів, — велика частота власних коливань рухомої частини, висока чутливість до струму і мінімальний габарит. Частота власних коливань і чутливість — найважливіші параметри осцилографічних гальванометрів, які визначають їх динамічні властивості. Якщо власна частота гальванометра менше частоти реєстрованого процесу або рівна їй, виникають динамічні погрішності, обумовлені відставанням рухомої частини гальванометра по амплітуді і фазі від реєстрованого процесу. Тому при виборі осцилографічного гальванометра необхідно враховувати наступне співвідношення між власною частотою гальванометра ω0 (приводиться в його паспорті) і частотою реєстрованого сигналу ωх.

ω₀=(5...10) ωх

Оптичний і розгортаючий пристрої світлопроменевого осцилографа схемно показані на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Світлопроменевий осцилограф: 1 – джерело світла; 2 – лінза; 3, 7 – призми; 4 – матовий екран; 5 – зеркальний барабан; 6 – дзеркало; 8 – касета з носієм інформації.

Від джерела світла 1 промінь через систему лінз 2 потрапляє на дзеркало 6 осцилографічного гальванометра. Основна частина відображеного від дзеркала променя потрапляє на носій інформації 8. Носій поміщений в світлонепроникну камеру з прорізом і переміщується за допомогою стрічкопротяжного механізму, яким обладнана камера.

Частина променю, який відображається від дзеркала гальванометра, через дзеркальну призму 7 потрапляє на рухомий дзеркальний барабан 5, а від нього через призму 3 — на матовий екран 4. Ця частина оптичного пристрою осцилографа використовується для отримання розгорненого в часі зображення реєстрованого процесу і для його візуального спостереження. При цьому використовується властивість світлової інерційної «пам'яті» людського ока.

Зображення реєстрованого процесу на матовому екрані осцилографа буде нерухомим, якщо частоти процесу і обертання дзеркального барабана рівні або кратні. Для цього в осцилографі передбачено плавне регулювання частоти обертання барабана.

За відсутності струму в рамці гальванометра відбитий від його дзеркала промінь викреслює на переміщуваному носії і матовому екрані пряму лінію. При протіканні по рамці струму, вона переміщується разом з дзеркалом і відображений промінь викреслює на носії криву змін цього струму в часі. Швидкість переміщення носія регулює оператор залежно від частоти реєстрованого процесу, світлової потужності джерела світла і фоточуттєвості носія інформації. В сучасних світлопроменевих осцилографах в якості носія інформації застосовують фотоплівку і два види фотографічних паперів (чутливі до денного і до ультрафіолетового світла), які відрізняються по чутливості і способу обробки.

Сумісне застосування в світлопроменевих осцилографах високочутливих фотоматеріалів і ртутних джерел світла надвисокого тиску дозволяє реєструвати процеси, що змінюються з частотою до 30 кГц.

Для аналізу інформації, отриманої за допомогою світлопроменевого осцилографа, необхідно знати масштаби амплітуди і часу. Амплітуду виміряної величини визначають по градуіровочній характеристиці осцилографа (осцилографічного гальванометра), використовуючи для цього паспортні дані гальванометра. Для визначення масштабу часу зміряної величини на носій інформації при реєстрації наносять відмітки часу. Існуючі для цього пристрою — відмітчики часу — бувають електромеханічні (щілисті і вібраційні) і електронні. Менші погрішності мають електронні відмітчики.

Масштабними перетворювачами світлопроменевих осцилографів є магазини шунтуючих і додаткових резисторів, вимірювальні трансформатори струму і напруги, підсилювачі. Сучасні осцилографи забезпечуються пристроями для автоматизації вимірювань і дистанційного керування, а їх живлення здійснюється від мережі або автономних джерел.

Світлопроменеві осцилографи знайшли широке розповсюдження, особливо для вимірювання неелектричних величин при їх проходженні і випробуваннях сільськогосподарської техніки. Для цього параметри які досліджуються заздалегідь перетворюють в електричні величини.

Світлопроменевий осцилограф Н145 призначений для одночасної реєстрації 24 процесів, що змінюються з частотою в діапазоні від 0 до 30 кГц. Запис інформації здійснюється від ртутного джерела світла на фотопапір шириною 120 або 200 мм завдовжки 50 м, не вимагаючи хімічної обробки. Відмітки часу наносяться на всю ширину паперу з інтервалами від 10 до 0,01 із погрішністю яка не перевищує ±1%. Швидкість руху паперу вибирається ступінчасто від 1 до 20 м/с.

ПРИНЦИПИ КОНСТРУЮВАННЯ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

2.3. Світлопроменеві осцилографи.