Электроннолучевой осциллограф с 1-55

Электроннолучевой осциллограф является универсальным измерительным прибором широкого назначения, в том числе для исследования быстроизменяющихся электрических, периодических и непериодических процессов. Этот прибор можно использовать также для измерения напряжения, частоты, фазового сдвига, временных интервалов и многих других физических величин, преобразованных в электрические. Широкое применение электронного осциллографа при различных исследованиях обусловлено возможностью его использования как для качественной, так и для количественной оценки исследуемых величин и процессов.

В универсальных осциллографах применяются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением и формированием луча.

Для управления лучом предназначены две пары плоскопараллельных отклоняющих пластин: вертикального отклонения Y и горизонтального отклонения X. Смещение луча по вертикали и горизонтали осуществляется путем изменения потенциала соответствующих пластин Y и X с помощью ручек, обозначенных «↕» и «↔».

Сигнал исследуемого периодического процесса подаётся на вход Y канала вертикального отклонения луча (канал Y).

С помощью переключателя осуществляются два режима работы входной цепи канала Y. В положении 1 («~») («закрытый вход») через конденсатор С проходят только переменные составляющие сигнала. В положении 2 («~») переключателя («открытый вход») конденсатор С закорочен и на вход канала Y поступают переменные и постоянные составляющие сигнала.

Высокоомный широкополосный входной делитель напряжения (аттенюатор) канала Y, применяемый для расширения диапазона амплитуд исследуемых сигналов, имеет ступенчато изменяемый коэффициент деления (ручка «V/ДЕЛ»). На каждом диапазоне указан масштаб (сколько вольт в одном делении на экране осциллографа).

Основным узлом канала горизонтального отклонения (канала X) является генератор развертки, формирующий напряжение пилооб-

Продолжение прил.2

разной формы. Это напряжение подается на пластины горизонтального отклонения X для перемещения луча по горизонтали с постоянной скоростью. Совместное действие исследуемого сигнала, изменяющегося во времени, и сигнала развертки приводит к появлению на экране неподвижного изображения (рис.1).

Г енератор развертки управляется блоком синхронизации, который может работать в трех режимах: внутренней синхронизации (исследуемым сигналом), внешней синхронизации и синхронизация от сети питания.

Внешняя синхронизация применяется для наблюдения и измерения параметров у сигналов сложной формы, непериодических сигналов, когда внутренний сигнал не может быть источником синхроимпульса. Синхронизация от сети может применяться, например, для выявления фона переменного тока, наложенного на исследуемые колебания.

Положения 0, 1, 2,... светового пятна на экране в соответствующие моменты времени определяются мгновенными значениями исследуемого U_Y (t) и развертывающего U_X(t) напряжений (рис.1).

Продолжение прил.2

Для получения неподвижного изображения на экране осциллографа необходимо, чтобы при каждом перемещении луча вдоль линии развертки на него действовали каждый раз в одних и тех же точках развертки одинаковые напряжения исследуемого сигнала

U_Y(t). Полное совпадение отдельных повторяющихся изображений получится, если период Т_Х развертки равен целому числу периодов Т_Y исследуемого напряжения, т.е.

Т_Х =n·Т_Y ,

где n=1, 2, 3, … .

Выполнение этого условия называется синхронизацией периодов напряжения развертки и исследуемого сигнала.

Перед включением прибора в сеть предварительно установить переключатель «Вольт/делен» в положение 10, ручку «Стаб» – в крайнее правое положение, ручку «Синхронизация» в положение «Внутр 1» или «Внутр 11» в зависимости от того, сигналом какого канала желательно засинхронизировать развертку (рис.2). Используя коаксиальный кабель, подать исследуемый сигнал на «Вход Y1». Включить прибор в сеть, нажав тумблер «Вкл», и дать ему прогреться в течение 2…3 мин. Выбрать тип развертки – автоколебательный (непрерывный) или ждущий.

Продолжение прил.2

Ждущий режим следует использовать, когда исследуемый импульс является непериодическим с большим отношением длительности импульса к паузе. В других случаях применяется автоколебательный режим развертки. Для этого ручка «Стаб» должна быть установлена в крайнее правое положение.

Ручками регулировки яркости и фокусировки следует отрегулировать яркость и фокусировку изображения на экране трубки.

Изменяя положение переключателем «Вольт/делен» и «Развертка», получить удобный для исследования вертикальный и горизонтальный размеры изображения на экране ЭЛТ. При нарушении устойчивости изображения ручками «Стабильность» и «Синхронизация» получить устойчивое и неподвижное изображение на экране.

Для измерения амплитуды исследуемого сигнала на вход усилителя вертикального отклонения Y1 или Y11 подается исследуемый сигнал и ручками вертикального  и горизонтального  перемещения сигнал устанавливается в удобное для измерений положение. При этом ручка «Усиление» должна находиться в крайнем правом положении (до щелчка). По делениям прозрачной шкалы экрана определяют число делений «h», соответствующее наибольшему размеру изображения на экране. При этом значение амплитуды сигнала в вольтах равно произведению измеряемого значения «h» в делениях, на цифровую отметку показаний переключателя «Вольт/делен». Если используется выносной делитель 1 : 10, полученный результат необходимо умножить на 10. Для уменьшения погрешности за счет толщины линии луча измерения производится по нижним или верхним краям линии изображения.

Частоту исследуемого периодического сигнала f = 1/T можно определить по измеренному значению его периода T.

Установив на экране полтора или более периодов исследуемого сигнала, измеряют его значение в делениях по шкале прозрачной сетки. Значение периода определяется как произведение измеренного значения в делениях на цифровую отметку показаний переключателя «Время/делен». По рассчитанному периоду Т определяют частоту исследуемого сигнала.

Возможно также определение частоты с помощью яркостных меток, получаемых путем подачи эталонной частоты, кратной с исследуемым сигналом, на гнездо «Вход Z».

Окончание прил.2

Для измерения сдвига фаз один сигнал подают на вход усилителя Y1, а второй – на вход Y11. Если подобрать длительность развертки так, чтобы один период сигнала, равный 2π, занимал длину 10 делений, то тогда одно деление шкалы будет соответствовать 0,2π. Измеряя расстояние в делениях между соответствующими точками изображений двух сигналов (например, точками пересечения с осью абсцисс) и умножая на 0,2π, получим сдвиг фаз в радианах.

При измерении сдвига фаз между напряжением и током в цепь включают небольшое сопротивление. Напряжение на этом сопротивлении пропорционально току U_R = iR. Потом измеряют сдвиг фаз между двух напряжений.