Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Общие сведения. Электронный осциллограф предназначен для исследования формы электрических сигналов путем наблюдения и измерения их параметров




Электронный осциллограф предназначен для исследования формы электрических сигналов путем наблюдения и измерения их параметров. Достоинством электронного осциллографа является его высокая чувствительность и безынерционность действия, что позволяет исследовать процессы с амплитудой менее 1∙10-3 В, длительность которых порядка 10-8 с. С помощью электронного осциллографа возможно также наблюдение изменения неэлектрических величин (температуры, давления, плотности и т.п.), предварительно преобразованных в электрические сигналы соответствующими датчиками.

Основной частью электронного осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), состоящая из стеклянного баллона, из которого выкачан воздух до давления » 10-6 мм рт. ст. Основные элементы трубки: электронная пушка, создающая поток электронов, отклоняющие пластины и флуоресцирующий экран с некоторым послесвечением. Экран светится только в тех точках, куда попадают быстро летящие электроны.

Схематично ЭЛТ изображена на рисунке 1. Электронный пучок формируется в электронной пушке, состоящей из подогреваемого катода 1, покрытого окисью бария или стронция, нити накала 2, управляющего электрода с диафрагмой 3 для пропускания узкого пучка электронов, первого анода 4 и второго анода 5.

Изменяя потенциал на управляющем электроде 3, можно регулировать количество электронов, проходящих через его отверстие, а следовательно, и яркость пятна на экране трубки 6. Первый анод 4, представляющий собой цилиндр, внутри которого на некотором расстоянии друг от друга расположены диафрагмы с небольшими отверстиями, и второй анод 5 служат для формирования, фокусирования и разгона электронного пучка.

 

Рисунок 1 Схема электронно-лучевой трубки : Пx и Пy – горизонтально и вертикально отклоняющие пластины; 1 – катод; 2 – нить накала; 3 – диафрагма; 4, 5 – ускоряющие аноды; 6 – экран

 

Для отклонения электронного луча используется система из двух пар металлических параллельных пластин, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Электрическое поле пластин, расположенных горизонтально, отклоняет луч вертикально – это вертикально отклоняющие пластины Пy. Другая пара пластин, расположенных вертикально, носит название горизонтально отклоняющих пластин Пx.

Для характеристики отклоняющей системы используют чувствительность трубки к напряжению на пластинах. Чувствительность трубки , измеряющаяся в , показывает величину отклонения электронного луча на экране в миллиметрах при разности потенциалов на отклоняющих пластинах в 1 В.

Рассмотрим движение электронного пучка. Допустим, что электрическое поле, созданное управляющими пластинами однородно и перпендикулярно к плоскости пластин (рисунок 2). Полное отклонение , как видно из рисунка, состоит из: - отклонения при движении между пластинами и - отклонения при движении от конца пластин до экрана.

На основании законов кинематики и динамики движения заряженных частиц в электрическом поле можно получить формулы для расчета отклонения луча на экране:

, (1)

, (2)

где - напряжение между пластинами (отклоняющее напряжение), В; - напряжение между катодом и вторым анодом (разгоняющее напряжение), В; - заряд электрона, Кл; - масса электрона, кг (с. 368, /5/).

Объединяя (1) и (2), получаем полное отклонение на экране:

. (3)

По определению чувствительность трубки:

. (4)

Рисунок 2 Движение электрона между пластинами и от пластин к экрану: l- длина пластин; d– расстояние между пластинами; L- расстояние от конца пластин до экрана; U - разность потенциалов между отклоняющими пластинами

 

Из (4) видно, что чувствительность зависит от расстояния между отклоняющими пластинами расстояния от них до экрана и от напряжения на втором аноде.

Для развертки на экране изучаемого сигнала на пластины Пx подается пилообразное напряжение (рисунок 3) с генератора развертки.

Как видно из рисунка 3, период пилообразного напряжения . Качество генератора развертки тем лучше, чем ближе к нулю.

При одновременной подаче синусоидального напряжения на пластины Пy и пилообразного напряжения на пластины Пx на экране осциллографа наблюдается синусоида. Количество периодов, изображаемой на экране синусоиды, зависит от соотношения периодов пилообразного и исследуемого напряжений.

 

Рисунок 3 График пилообразного напряжения: - время «прямого» хода луча (слева направо); - время «обратного» хода луча

(справа налево)

 

При подаче на отклоняющие пластины Х и Y одновременно двух синусоидальных напряжений:

и , (5)

на экране осциллографа получаются линии, называемые фигурами Лиссажу. В самом простом случае, при сложении колебаний с одинаковыми частотами и разностью фаз получается эллипс, вписанный в прямоугольник со сторонами и , где , а . Уравнение эллипса имеет вид:

. (6)

Форма и ориентация эллипса зависят от разности фаз складываемых колебаний (рисунок 4).

 

Рисунок 4 Изображение на экране осциллографа при сложении двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаний

с произвольной разностью фаз

 

При разности фаз , где =0, ± 1, ±2, и т.д. полуоси эллипса совпадают с осями координат. Если , где = 0, ±1, ±2, и т.д., эллипс вырождается в прямую линию, являющуюся диагональю прямоугольника. При непрерывно изменяющейся разности фаз эллипс непрерывно изменяет свое положение и форму. При сложении колебаний с неравными частотами вид фигур усложняется. Пример одной из таких фигур приведен на рисунке 5.

Рисунок 5 Фигура Лиссажу, получающаяся при сложении колебаний и


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 451. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.053 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7