第二章-34光线示波器.ppt

光线示被器是光学 机械 磁电综合的通用记录仪器 其工作原理是通过示波器的振子将电信号转换成光点的位移 然后用拍摄的方法把被测信号的波形记录下来 示波器一般由测量元件 振子 光学系统 机械系统 电气系统等组成 振子是示波器的心脏 2 4光线示波器 光线示波器是测试中最通用的记录仪器 它的工作频率上限达5000Hz 适用于一般频率的动态测量 优点 具有灵敏度高 体积小 工作频带宽 线数多 连续记录和直接显示等 缺点 对记录下的信号只能用人工方法进行处理分析而不能与数据分析仪器联用 SC16型光线示波器 2 4光线示波器 振子 光学系统 机械传动系统 使记录纸作定向等速运动 并可以变换速度 由电动机 变速机构 记录机构等部分组成 磁系统 为振子提供磁场 为了保证振子的阻尼比0 7左右 设置恒温自动控制装置 电气系统 供电和控制作用 时标系统 时标是示波图时间坐标的基准信号 以确定时间比例尺 示波器的测量元件是一个磁电式振动子 简称振子 永久磁铁 单匝线圈 镜片 张丝 不论是什么形式的振子 小镜子的偏转角都与电流成正比 样子很像一支笔 长75mm 直径为3 6mm 它实际上是动圈式检流计 其质量和惯性很小 用张丝产生反作用力矩 阻尼力矩由与外部电路电阻有关的电磁方法产生 或者用内部液体阻尼产生 典型的振子结构 透镜L1 反射镜M1 振子 反射镜M2 透镜L2 光源 二 振子的特性及其选用 振子是光线示波器的心脏 它的特性直接影响测试的结果 一般示波器都带有一套特性不同的振子 供测试时选用 为了正确选用 必须对振子的特性有所了解 1振子的静态特性振子的静态特性描述输入电流为直流时振子镜片的转角与电流的关系 光点的偏移距离 偏转角 振子镜片中心到记录纸的光学距离 振子的电流灵敏度 阻尼油的折射率 光点位移与被测电流间保持线性关系的前提是振子偏转角很小 当偏转角稍大时 输入电流和输出转角将呈非线性关系 振子应限定在允许偏转角或光点最大允许偏移量下工作 以保证不产生非线性失真 2振子的动态特性振子的动态特性描述输入电流为I t 时振子镜片的转角与电流的关系 当阻尼比为0 7左右时 不产生幅频失真和相频失真的频率范围最宽 可达0 3 0 4 国产振子的阻尼比都取为0 6 0 7 目的是使工作频带最宽 在选用振子时 必须保证即振子的固有频率应大于被测信号最高次谐波分量频率的2 5 3 5倍 3振子的阻尼和匹配问题阻尼比要达到0 7左右 电磁阻尼和油阻尼电磁阻尼 在振子的结构和磁系统一定的条件下 电磁阻尼的大小取决于振子外电路的电阻R 选择合适的外电路电阻 可使阻尼比达到0 7 油阻尼 利用液体的内摩擦而起阻尼作用 硅油固有频率 400Hz的用电磁阻尼固有频率 400Hz的用油阻尼 振子的匹配问题 从测量电路的角度来看 希望振子的阻抗值能使电路有最大的功率输出 从振子的角度来看希望测量电路的阻抗使振子达到最佳阻尼比 固有频率高的振子一般都是油阻尼 它对外电路阻值没有要求 只要求阻抗匹配 输出功率大 如振子与应变仪配合工作 则振子是应变仪的负载 就要求应变仪的输出阻抗要与振子的内阻相匹配 固有频率低的振子通常是电磁阻尼的 它对外电路电阻有要求 以达到最佳阻尼 使用这种振子时 往往要在电路中接入附加的串并联电阻 4振子的参数及选用 1 电流灵敏度 灵敏度与固有频率矛盾 灵敏度高的振子其固有频率必然低 2 固有频率 3 最高工作频率或工作频宽 4 内阻 5 外阻 电磁阻尼 6 最大允许电流 保证振子安全使用的最大电流值 7 光点最大允许位移量 保证线性的最大输出振幅 4振子的参数及选用振子的选用原则要使记录的示波图具有一定的幅度 而且能不失真地反映出被测信号的变化过程 1 振子的工作频率大于被测信号最高次谐波分量的频率 2 被测信号的最大值必须小于振子所规定的线性最大振幅 即振子工作时的光点位移量应小于光点允许最大位移量 振子的工作电流不应超过振子的最大允许电流 3 根据信号的大小和变化情况 应尽量选择较灵敏的振子 便于分辨和提高测量精度 4 时间滞后问题输出信号的滞后时间与振子的固有频率有关 当要求各信号的滞后时间相同时 就应选用固有频率相同的振子 5 应注意信号源输出阻抗与振子内阻相匹配 以取得最大功率输出 对于电磁阻尼的振子 应按其所要求的外阻来匹配外电阻 4振子的参数及选用振子光点的安排 1 应正确安排振子的光点位置 使光点与振子位置相对应 2 多个信号同时记录时 为了便于分辨与观测 主要信号放在记录纸中间 次要信