35.Преобразователи электрических величин в неэлектрические. Электронно-лучевая трубка. Устройство и принцип действия, основные характеристики.
П реобразователи электрических величин в неэлектрические – это техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.
а - приборы с фиксированной шкалой и вращательным или поступательным движением указателя; б - сложное аналоговое устройство отображения
(искусственный горизонт)
Рисунок В.1 - Традиционные аналоговые устройства индикации
Аналоговое устройство индикации не только показывает значение отклонения, но и обеспечивает наглядное отображение тенденции изменения отклонения во времени.
Цифровое же устройство индикации, напротив, не годится для отображения тенденции изменения измеряемой величины. Таким образом, аналоговое устройство является не только индикатором значения величины, но также и устройством, воспроизводящим направление изменения.
При этом абсолютная (П) погрешность, выражаемая в единицах преобразуемой величины и определяемая как П = ХП – Q,
и относительная (П) погрешность, определяемая кА отношение абсолютной погрешности к истинному значению преобразованной величины: .
Приведенная погрешность определяется как отношение п к некоторому нормирующему значению ХN и выражается в процентах 100 %,
г де П – абсолютная погрешность преобразователя; ХN – предел преобразования.
Относительная погрешность показаний прибора для трех различных вариантов определения погрешности, указываемой в технических характеристиках для аналогового устройства индикации с линейной шкалой
Структурная схемам электромеханического измерительного преобразователя
Все электромеханические преобразователи в зависимости от принципа действия, т.е. от способа преобразования электромагнитной энергии измерительного сигнала в механическую энергию перемещения подвижной части преобразователя, можно дифференцировать на следующие основные группы:
- магнитоэлектрические преобразователи;
- электродинамические преобразователи;
- электромагнитные преобразователи;
- электростатические преобразователи;
- индукционные преобразователи.
Электрооптические дисплеи, в которых используется люминесценция за счет бомбардировки вещества быстрыми электронами, носят название электронно-лучевых трубок. В прошлом их называли катодно-лучевыми, веря в существование такой вещи, как катодные лучи. Новое название является более подходящим. С помощью таких трубок легко получать изображение не только цифр, но диаграмм, кривых и произвольных символов.
Конструкция различных электродов в электронно-лучевой трубке.
Электронный
луч формируется в ЭЛТ так же, как в
ламповом триоде, состоящем из катода,
управляющей сетки и анода. Когда катод
нагревается нитью накала, самые быстрые
электроны вылетают с его поверхности.
Их подхватывает электрическое поле, и
они с ускорением летят вдоль центральной
оси трубки в сторону анода. На управляющей
сетке, расположенной между катодом и
анодом, поддерживается отрицательное
напряжение; с ее помощью регулируется
количество электронов, достигающих
анода. Когда напряжение на сетке делается
более отрицательным, электронный луч
становится уже. Система фокусировки
проецирует эту небольшую площадку в
точку на экране ЭЛТ. Попадая в линзу
слева, электронный луч прежде всего
сталкивается с выпуклыми эквипотенциальными
поверхностями убывающего потенциала,
которые оказывают рассеивающее действие
на электроны.
а |
б |
а - электростатическая фокусировка электронного луча;
б - отклонение электронного луча в однородном электрическом поле
Схемы формирования и отклонения электронного луча
Затем луч проходит через убывающее вогнутое поле, в котором электроны подвергаются воздействию собирающих сил. Далее следует еще одно выпуклое поле, но теперь уже с нарастающим потенциалом. Это поле также стягивает электронный луч. Наконец, луч проходит сквозь вогнутое поле с увеличивающимся потенциалом, которое снова оказывает на луч рассеивающее действие.
Флуоресценция и фосфоресценция люминофора в ЭЛТ
Экран ЭЛТ покрыт слоем люминофора (ZnS с Си, А1 и другими элементами), атомы которого легко возбуждаются при бомбардировке электронным лучом.По прошествии времени релаксации они испускают свет. (Английское название люминофоров, phosphors, происходит от лат. phosphorus — носитель света. Эти вещества не имеют никакого отношения к химическому элементу фосфору) .
Существует два механизма излучения света люминофором. Во время бомбардировки электронами люминофор быстро достигает определенного уровня излучения. Этот этап называют флуоресценцией. После того как возбуждение прекращается, слой люминофора все еще светится в течение некоторого времени. Об этой фазе послесвечения говорят как о фосфоресценции.
Цвет испускаемого света зависит от химического состава люминофора. Цвет в фазе фосфоресценции, как правило, отличается от цвета в фазе флуоресценции.