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

Занятие № 3. Электронно-лучевые трубки

 

Помещение в специальные учреждения иностранных граждан или лиц без гражданства, подлежащих принудительному выдворению за пределы РФ - это их препровождение в специальные учреждения, предусмотренные законодательством РФ, либо в специально отведенные для этого помещения пограничных органов и во временном содержании их в таких специальных учреждениях до принудительного выдворения за пределы РФ.

Содержание в специальных учреждениях в условиях, исключающих возможность самовольного оставления их, применяется в отношении иностранных граждан или лиц без гражданства в целях обеспечения исполнения принятого по делу постановления судьи о назначении административного наказания в виде принудительного выдворения за пределы РФ или решения должностного лица пограничного органа в отношении иностранных граждан или лиц без гражданства по административным правонарушениям в области защиты Государственной границы РФ.

В специальное учреждение, создаваемое в установленном порядке органами исполнительной власти субъекта РФ, помещается иностранный гражданин или лицо без гражданства на основании постановления судьи, которое подлежит немедленному исполнению ФССП РФ, в порядке, установленном ФССП РФ.

В специально отведенное для этого помещение пограничного органа помещается иностранный гражданин или лицо без гражданства, совершившие административное правонарушение в области защиты Государственной границы РФ, на основании постановления судьи или решения соответствующего должностного лица пограничного органа.

Лекция

для проведения факультативасо студентами второго курса

по военно-профессиональной учебной дисциплине

«Основы построения зенитных комплексов»

 

Тема № 1. Основы электротехники и электроники

 

Занятие № 3. Электронно-лучевые трубки

 

Обсуждена на заседании кафедры

«___» __________ 2013 г., протокол № ___

 

 

САНКТ–ПЕТЕРБУРГ

2013 г.


УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ: 1 Изучить назначение и принцип действия электронно-лучевых трубок с электростатическим и магнитным управлением.

ВИД ЗАНЯТИЯ:лекция

ВРЕМЯ:2 часа

МЕСТО:класс

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:1. Презентация.

2. Проектор.

3. Компьютер.

4. Макеты ЭЛТ.

 

 

ЛИТЕРАТУРА:

 

1. Рудианов Г.В., Переверзев М.А., Габдулин М.А. Основы построения зенитных комплексов. Справочно-учебный материал. СПб. 2011, с. 3-6.

 

Учебные вопросы и распределение времени:

I. Вводная часть………………………………………………………………… 10 мин
II. Основная часть………………………………………………………………. 75 мин
1. Электронно-лучевые трубки с электростатическим управлением………. 35 мин
2. Электронно-лучевые трубки с магнитным управлением…………………... 40 мин
III. Заключительная часть……………………………………………………… 5 мин

ВВЕДЕНИЕ

 

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) – это электровакуумный прибор, предназначенный для индикации формы электрических сигналов с помощью электронного луча.

Электронный луч достигает экрана трубки и вызывает его свечение. Управляя лучом в двух перпендикулярных плоскостях, можно получить любое изображение на экране. Управление лучом можно осуществить с помощью электрического или магнитного поля. В зависимости от этого ЭЛТ разделяются на ЭЛТ с электростатическим и магнитным управлением.

 

1. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ С ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

 

Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением предназначена для индикации формы электрических сигналов с помощью электронного луча, управляемого электрическим полем.

Трубка представляет собой стеклянную колбу, из которой выкачан воздух. В горловине колбы находятся нить накала 1, подогревный катод 2, управляющий электрод 3, первый 4 и второй 5 аноды, вертикально 6 и горизонтально 7 отклоняющие пластины. Передняя часть колбы, покрытая составом, обладающим способностью светиться под действием падающих на него электронов, образует экран трубки. Цвет свечения экрана зависит от состава, которым покрыт экран. Так, виллемит дает зеленое свечение, вольфрамокислый барий — сине-фиолетовое.

1 — нить накала; 2 — подогревной катод; 3 — управляющий электрод; 4 — первый анод; 5 — второй анод; 6 — вертикально отклоняющие пластины; 7 — горизонтально отклоняющие пластины

 

Рис. 1. Схематическое устройство (а) и условное изображение (б) электронно-лучевой трубки с электростатическим управлением

 

Яркость изображения на экране трубки зависит от интенсивности электронного потока, падающего на экран. Чем больше электронов падает на экран в единицу времени и чем с большей скоростью они подлетают к экрану, тем ярче получается изображение.

Формирование электронного луча производится с помощью подогревного катода, управляющего электрода, первый и второй анодов. Рассмотрим, как это происходит.

Источником электронов в электронно-лучевой трубке служит подогревной катод, представляющий собой никелевый цилиндр, внутри которого помещена нить накала.

Рис. 2. Электронная пушка

Дно цилиндра покрыто оксидным слоем, обладающим способностью интенсивно испускать электроны при нагревании. Оксидный слой фактически и является источником электронов.

Нагревание катода необходимо для придания электронам кинетической энергии. Электроны покидают нагретый катод и создают вокруг катода электронное облако. Управляющий электрод имеет относительно катода отрицательный потенциал (потенциал управляющего электрода составляет десятки вольт), поэтому электронное облако находится внутри управляющего электрода. Катод с управляющим электродом называют электронной пушкой.

Для создания луча на аноды подается положительный потенциал относительно катода (на первый анод – сотни вольт, на второй анод - тысячи вольт), при этом создается ускоряющее электрическое поле. Электроны с большой скоростью устремляются к экрану к аноду и далее по инерции к экрану и вызывают его свечение. Движение происходит расширяющимся пучком, поэтому на экране видно «размытое» пятно.

Фокусировка луча. Окончательное формирование электронного луча и сообщение электронам достаточной скорости происходит под действием первого и второго анодов.

Расходящийся пучок электронов попадает в ускоряющее электрическое поле между первым анодом и катодом. Электроны приобретают здесь большую скорость и влетают в ускоряющее поле между вторым и первым анодами. Траектории электронов, влетающих под некоторым углом в электрическое поле между первым и вторым анодами, искривляются в сторону оси трубки, и тем больше, чем под большим углом к электрическим силовым линиям влетают. Только у самой оси, которая практически параллельна силовым линиям, электроны движутся вдоль этих линий. Таким образом электроны собираются в узкий луч, или, как говорят, фокусируются.

Второй анод, напряжение на котором обычно равно нескольким тысячам вольт, вызывает такое увеличение скорости электронов, что они, выйдя из второго анода, продолжают двигаться узким лучом. Итак, в точку О электроны придут узким лучом, имея очень большую скорость. Если в точке О поместить экран, то на нем в результате бомбардировки электронами получится яркая светлая точка.

Электроны луча, бомбардируя экран, выбивают из него вторичные электроны. Эти электроны движутся от экрана ко второму аноду, образуя между ними пространственный заряд, который ухудшает фокусировку электронного луча.

Чтобы уменьшить влияние пространственного заряда на работу трубки, ее расширяющуюся часть покрывают слоем графита — аквадагом. Аквадаг соединяют со вторым анодом. Аквадаг притягивает к себе вторичные электроны, уменьшая пространственный заряд. Кроме того, он экранирует электронный луч от влияния внешних электрических полей.

Характер электрического поля между первым и вторым анодами зависит от разности потенциалов между ними.

Рис. 3. Влияние разности потенциалов между первым и вторым анодами на фокусировку электронного луча:

а — разность потенциалов слишком мала; б — разность потенциалов слишком велика; в — нормальная разность потенциалов

 

Если разность потенциалов мала, то точка О1 пересечения электронов с осью трубки окажется за экраном и на экране получится вместо яркой точки светлое пятно. При слишком большой разности потенциалов электроны пересекутся в точке О2и пойдут далее расходящимся лучом. Как и в первом случае, на экране получится большое светлое пятно.

Разность потенциалов между первым и вторым анодами нужно подобрать так, чтобы точка пересечения электронов с осью трубки точно совпала с экраном. Только тогда на экране получится яркая точка с резко очерченными краями, т. е. электронный луч будет сфокусирован.

Электрическое поле между первым и вторым анодами называют электронной линзой, потому что фокусировка электронного луча напоминает фокусировку световых лучей оптической линзой.

Обычно электронный луч фокусируется изменением напряжения на первом аноде при помощи потенциометра, ручка которого «Фокусировка» выводится на переднюю панель блока индикатора.

В соответствии с функциями анодов первый анод принято называть фокусирующим, а второй — ускоряющим.

Рис. 4. Схематическое устройство подогревного катода и схема питания катода, управляющего электрода и анодов ЭЛТ

 

Управление электронным лучом. Вертикально и горизонтально отклоняющие пластины предназначены для управления электронным лучом.

Пусть горизонтально отклоняющие пластины подсоединены к потенциометру П.

Рис. 5. Принцип действия горизонтально отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки с электростатическим управлением:

а) – отклонение луча вправо; б) – отклонение луча влево

 

Если движок потенциометра П находится в положении 1, то разность потенциалов между пластинами равна нулю, электрического поля между ними не образуется и электронный луч проходит к экрану так, как будто пластин вообще нет. В центре экрана получается яркая точка (след электронного луча), соответствующая нулевой разности потенциалов между пластинами.

Передвинем ползунок потенциометра П в положение 2. Между пластинами появится разность потенциалов (допустим, 10 В), причем потенциал пластины I станет выше потенциала пластины II. Силовые линии электрического поля, появившегося между пластинами, будут направлены от пластины I к пластине II.

Поэтому электроны отклонятся в сторону пластины I и след луча на экране сместится вправо (если смотреть по направлению движения электронов) от центра. Новое положение светящейся точки соответствует напряжению между горизонтально отклоняющими пластинами, равному 10 В.

С увеличением разности потенциалов между пластинами напряженность электрического поля между ними будет возрастать, вызывая дальнейшее отклонение электронного луча. Так, в положении 3 движка потенциометра (напряжение между пластинами 20 В) след луча окажется еще дальше от центра экрана, а в положении 4, когда к пластинам будет приложено полное напряжение батареи (30 В), он сместится на самый край экрана.

Если теперь постепенно уменьшать напряжение между пластинами, то электронный луч будет перемещаться от края к центру экрана.

Если движок потенциометра перемещать из положения 1 в положение 4 и обратно, то, очевидно, след электронного луча будет двигаться по горизонтальной линии от центра экрана к его краю, затем от края снова к центру и т. д.

Отдельные светящиеся точки, образующиеся на экране при движении электронного луча из одного крайнего положения в другое, сливаются в одну сплошную горизонтальную линию, так называемую линию развертки.

В индикаторах радиолокационных станций для получения линии развертки на экранах электронно-лучевых трубок пользуются генераторами пилообразного напряжения. Кривая изменения этого напряжения несколько напоминает зубья пилы. Отсюда и название — напряжение пилообразной формы.

Рис. 6. Напряжение пилообразной формы

 

Как видно из рисунка, напряжение пилообразной формы (обычно его называют напряжением развертки) вначале медленно нарастает от —Uмакс до+Uмакс,а затем быстро падает от +Uмакс до —Uмакс. Далее процесс повторяется. Если напряжение пилообразной формы приложить к горизонтально отклоняющим пластинам, то на экране трубки получится горизонтальная линия развертки. За счет инерционности элементов схемы (емкости, индуктивности) напряжение развертки не может мгновенно перескочить из максимального значения в минимальное, поэтому возникает т.н. обратный ход луча, приводящий к появлению искажений изображения. Для устранения данного явления принимаются специальные конструктивные меры.

Все приведенные рассуждения можно повторить и для вертикально отклоняющих пластин. При подаче на них напряжения пилообразной формы на экране трубки получится вертикальная линия развертки.

Формирование изображения.Рассмотрим, как будет перемещаться след электронного луча на экране трубки, если к горизонтально отклоняющим пластинам приложено напряжение пилообразной формы (up), а на вертикально отклоняющие пластины подаются импульсы напряжения прямоугольной формы (uс).

Рис. 7. Перемещение следа электронного луча на экране трубки под действием напряжений развертки и сигнала

На участке 1—2 напряжение между вертикально отклоняющими пластинами равно нулю. Под действием напряжения, приложенного к горизонтально отклоняющим пластинам, след электронного луча перемещается из точки 1 в точку 2. В точке 2 появляется напряжение на вертикально отклоняющих пластинах, благодаря чему электронный луч смещается вверх (если напряжение uс приложено так, что потенциал верхней вертикально отклоняющей пластины больше, чем нижней).

На участке 2—3 на электронный луч действуют два напряжения: развертки uр и сигнала uс. Напряжение развертки вызывает дальнейшее движение электронного луча по горизонтали, но оно происходит уже по прямой, лежащей выше участка 1—2 на величину смещения, вызванного напряжением сигнала. В точке 3 напряжение сигнала падает до нуля, вертикальное смещение луча исчезает, он продолжает (на участке 3—4) движение по горизонтали под действием напряжения развертки.

Таким образом, на экране электронно-лучевой трубки мы получили изображение импульса сигнала.

Из приведенного примера видна принципиальная возможность индикации с помощью электронно-лучевой трубки импульсов любой формы. Это свойство трубки и используется в радиолокации.

В зависимости от конструкции (расстояния между отклоняющими пластинами, между отклоняющими пластинами и экраном) и режима питания трубки изменяется ее чувствительность.

Чувствительностью трубки называется величина отклонения следа электронного луча на экране при изменении напряжения между отклоняющими пластинами на 1 В. Чувствительность трубки измеряется в миллиметрах на вольт (мм/В)и колеблется в пределах 0,1-3 мм/В. Иногда чувствительность трубки измеряют в вольтах на миллиметр (В/мм). В этом случае она показывает, какое напряжение в вольтах нужно приложить к отклоняющим пластинам, чтобы вызвать отклонение следа электронного луча на экране на 1 мм.

 

2. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ С МАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

 

Электронно-лучевая трубка с магнитным управлениемпредназначена для индикации формы электрических сигналов с помощью электронного луча, управляемого магнитным полем.

Конструктивное отличие трубок с электромагнитным управлением от трубок с электростатическим управлением заключается в том, что на горловину надеваются фокусирующая и отклоняющая катушки. Принципиальное отличие трубки с электромагнитным управлением от трубки с электростатическим управлением состоит в том, что в ней электронный луч фокусируется и отклоняется магнитным полем соответствующих катушек.

Анод трубки с электромагнитным управлением предназначен только для увеличения скорости движения электронов.

Формирование электронного луча, как и в трубке с электростатическим управлением, производится с помощью подогревного катода, управляющего электрода и анода. Яркость изображения на экране регулируется изменением напряжения на управляющем электроде.

1 - нить накала; 2 — подогревный катод; 3 — управляющий электрод; 4 — анод; 5 — фокусирующая катушка; 6 — отклоняющие катушки

Рис. 8. Схематическое устройство и условное изображение электронно-лучевой трубки с электромагнитным управлением

 

Фокусировка электронного луча. Фокусирующее магнитное поле обычно создается фокусирующей катушкой. Катушка располагается симметрично оси трубки, а значит, и поле, создаваемое ею, также симметрично этой оси.

Рис. 9. Фокусировка электронного луча магнитным полем

 

Если траектория движения электрона не совпадает с продольной осью трубки, то он влетает в магнитное поле под некоторым углом к магнитным силовым линиям. На такой электрон действует боковая сила, вынуждающая изменить направление движения. Направление отклонения электрона можно определить по правилу левой руки. Если же электрон движется вдоль силовых линий поля, то на такой электрон сила не действует и электрон продолжает двигаться прямолинейно. Электроны встречаются в некоторой точке, называемом фокусом. Изменение положения фокуса (фокусировка) достигается изменением величины тока в фокусирующей катушке. Чем больше ток, проходящий по катушке, тем больше напряженность создаваемого им магнитного поля и, следовательно, тем ближе к фокусирующей катушке находится точка пересечения электронов с осью трубки (фокус).

Отклонение электронного луча в трубке с электромагнитным управлением осуществляется магнитным полем, создаваемым отклоняющими катушками.

Отклоняющих катушек в трубке две пары: одна пара создает горизонтальное перемещение электронного луча, другая — вертикальное. В каждой паре катушки соединены между собой последовательно.

Рис. 10. Принцип действия горизонтально отклоняющих катушек

 

Рассмотрим действие горизонтально отклоняющих катушек. Когда ток в катушках равен нулю, они не создают магнитного поля, электронный луч проходит в трубке, не отклоняясь, и след его получается в центре экрана. Если по горизонтально отклоняющим катушкам протекает ток, то вокруг них создается магнитное поле. Пусть направление этого поля будет таким, как показано на рисунке а. Применив правило левой руки к электронному лучу (электроны движутся на нас), определяем, что он под действием магнитного поля сместится влево. Смещение будет тем больше, чем больше ток в катушках. При некотором значении тока Iмакс след электронного луча достигнет края экрана. Уменьшая ток до нуля, можно снова вывести след электронного луча в центр экрана.

Чтобы электронный луч сместить вправо, нужно изменить направление тока в отклоняющих катушках. Тогда направление магнитного потока изменится на противоположное и луч будет двигаться вправо. При некотором токе Iмакс след электронного луча окажется в правом крайнем положении.

Для получения горизонтальной развертки горизонтально отклоняющие катушки нужно питать током пилообразной формы.

Рис. 11. Ток пилообразной формы

 

Работа вертикально отклоняющих катушек происходит аналогично.

Чувствительность трубок с электромагнитным управлением измеряется в миллиметрах на ампер (мм/А). Она показывает, на сколько миллиметров сместится след электронного луча на экране трубки, если ток в отклоняющих катушках изменить на 1 А.

Достоинства ЭЛТ с магнитным управлением: больший (по сравнению с ЭЛТ с электростатическим управлением) размер экрана при той же длине трубки.

Достоинства ЭЛТ с электростатическим управлением: — малый расход электрической энергии на отклонение электронного луча (поскольку ток между пластинами не протекает).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

На лекции рассмотрены содержание, задачи и порядок изучения дисциплины. Изучены принципы радиолокации. Изучены назначение, устройство и принцип работы ЭЛТ с электростатическим и магнитным управлением.

Данные типы ЭЛТ являются основными индикаторными устройствами РЛС зенитных комплексов.

 

 

Разработал:

доцент кафедры, КТН, доцент

Г. Рудианов


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


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ЗАЛОГ ЗА АРЕСТОВАННОЕ СУДНО. | Тема № 3. Общие сведения о радиолокации

Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 3054. 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