Záznam elektrických procesov pomocou osciloskopov s elektrónovým lúčom

Aplikácia katódových osciloskopov

Osciloskop s elektrónovým lúčom je multifunkčné meracie zariadenie, ktoré umožňuje vizuálne pozorovať a zaznamenávať náhodné, jednotlivé aperiodické a periodické elektrické procesy vo frekvenčnom rozsahu od nuly (jednosmerný prúd) po gigahertzové jednotky. Okrem kvalitatívneho hodnotenia študovaných procesov vám osciloskop umožňuje merať:

• amplitúda a okamžitá hodnota prúdu a napätia;

• časové parametre signálu (pracovný cyklus, frekvencia, čas nábehu, fáza atď.);

• fázový posun; frekvencia harmonických signálov (metóda Lissajousových figúrok a kruhové zametanie),

• amplitúdovo-frekvenčné a fázové charakteristiky atď.

Osciloskop môže byť použitý ako súčasť zložitejších meracích zariadení, napríklad v mostíkových obvodoch ako nulový orgán, v meračoch frekvenčnej odozvy atď.

Vysoká citlivosť osciloskopu určuje možnosť štúdia veľmi slabých signálov a vysoká vstupná impedancia spôsobuje jeho malý vplyv na režimy študovaných obvodov. Podľa konvencie sa katódové osciloskopy delia na univerzálne a všeobecné (typ C1), vysokorýchlostné a stroboskopické (typ C7), pamäťové (typ C8), špeciálne (typ C9), záznam so záznamom na fotopapier (typ H). Všetky môžu byť jedno-, dvoj- a viaclúčové.

Osciloskopy na všeobecné použitie

Univerzálne osciloskopy sú všestranné vďaka použitiu vymeniteľných zariadení (napríklad predzosilňovačov v C1-15). Šírka pásma je od 0 do stoviek megahertzov, amplitúda skúmaného signálu je od desiatok mikrovoltov do stoviek voltov. Univerzálne osciloskopy sa používajú na štúdium nízkofrekvenčných procesov, impulzných signálov. Majú frekvenčné pásmo od 0 do desiatok megahertzov, amplitúdu študovaného signálu od jednotiek milivoltov až po stovky voltov.

Vysokorýchlostné osciloskopy

Vysokorýchlostné osciloskopy sú určené na zaznamenávanie jednotlivých a opakujúcich sa impulzných signálov vo frekvenčnom pásme rádovo niekoľkých gigahertzov.

Zábleskové osciloskopy

Zábleskové osciloskopy sú určené na skúmanie vysokorýchlostných opakujúcich sa signálov vo frekvenčnom rozsahu od nuly po gigahertz, pričom amplitúda signálu sa skúma od milivoltov po volty.

Skladovanie osciloskopov

Pamäťové osciloskopy sú určené na zaznamenávanie jednotlivých a zriedkavo sa opakujúcich signálov. Šírka pásma je až 20 MHz so študovanou amplitúdou signálu od desiatok milivoltov do stoviek voltov. Doba prehrávania zaznamenaného záberu od 1 do 30 minút.

Na záznam rýchlych a prechodných procesov na fotografický papier sa používajú osciloskopy s elektrónovým lúčom s fotooptickou metódou prenosu lúča na záznamové médium, napríklad H023. Vysoká rýchlosť záznamu (až 2000 m/s) a veľký rozsah zaznamenaných frekvencií (až stovky kilohertzov) umožňujú použitie týchto osciloskopov, ak nie je možné použiť tie so svetelnými lúčmi, ktoré majú relatívne nízku rýchlosť záznamu a rozsah zaznamenaných frekvencií. Hlavné technické charakteristiky osciloskopov H023 a H063 sú uvedené v referenčných knihách.

Aplikácia osciloskopov so svetelným lúčom

Pre získanie viditeľného záznamu rýchlych procesov sú najbežnejšie svetelné lúčové osciloskopy so záznamom na špeciálny oscilografický fotopapier citlivý na ultrafialové lúče.

Hlavnou výhodou osciloskopov so svetelným lúčom je možnosť získať viditeľný záznam v pravouhlých súradniciach vo veľkom dynamickom rozsahu (až 50 dB). Pracovné frekvenčné pásmo osciloskopov so svetelným lúčom nepresahuje 15 000 Hz, maximálna rýchlosť záznamu pre osciloskopy so svetelným lúčom je až 2000 m/s, pre elektrografické osvetlené svetelné lúče 6-50 m/s. Pre súčasné pozorovanie a zaznamenávanie viacerých elektrických procesov majú osciloskopy niekoľko oscilografických galvanometrov (zvyčajne magnetoelektrický systém), ktorých počet môže dosiahnuť 24 (v osciloskope H043.2) a viac.

Oscilografiu je možné vykonávať na UV fotografickom papieri alebo fotografickom filme s chemickým fotografickým vyvolávaním.Oscilografia na UV papieri sa vykonáva ortuťovou výbojkou s priamym vývojom svetla, ktorá výrazne urýchľuje proces oscilografie a používa sa v prípadoch, keď potrebujete získať napríklad testovací oscilogram. Nevýhodou UV fotopapiera je, že oscilogramy na ňom získané časom strácajú kontrast v dôsledku stmavnutia pozadia. Citlivosť fotopapiera a jas osvetlenia je potrebné zvoliť tak vysoko, ako je rýchlosť oscilografie a nastaviť pomocou skúšobných oscilogramov.

Osciloskopy sú zvyčajne vybavené galvanometrami s rôznymi pracovnými frekvenčnými pásmami. Pri použití galvanometra, ktorého prevádzková frekvencia nie je známa, môže byť horná hranica frekvencie rovná polovici vlastnej frekvencie galvanometra. Vlastná frekvencia galvanometra je na ňom označená pomlčkou za typovým označením. Na obmedzenie pracovného prúdu galvanometra sa používajú štandardné bočné boxy a prídavné odpory. Pre oscilografické prípady vysokých prúdov (viac ako 6 A) alebo vysokého napätia (viac ako 600 V) sa zvyčajne používajú prístrojové transformátory.

Ak chcete získať najväčší výkyv lúča na oscilograme (70-80% šírky použitého papiera), musíte si vybrať galvanometer, ktorého prevádzkový prúd bude blízko maxima.

Najpoužívanejšie typy osciloskopov so svetelným lúčom a ich základné technické údaje sú uvedené v referenčných knihách.