光线示波器优秀课件.ppt

光线示波器光线示波器第1页，本讲稿共21页2-4 2-4 光线示波器光线示波器振子：光学系统：机械传动系统：使记录纸作定向等速运动，并可以变换 速度。由电动机、变速机构、记录机构等 部分组成。磁系统：为振子提供磁场，为了保证振子的阻尼比0.7左 右，设置恒温自动控制装置。电气系统：供电和控制作用。时标系统：时标是示波图时间坐标的基准信号，以确定 时间比例尺。第2页，本讲稿共21页示波器的测量元件是一个磁电式振动子，简称振子。永久磁铁、单匝线圈、镜片、张丝 不论是什么形式的振子，小镜子的偏转角都与电流成正比。第3页，本讲稿共21页第4页，本讲稿共21页样子很像一支笔，长75mm，直径为36mm。它实际上是动圈式检流计。其质量和惯性很小，用张丝产生反作用力矩，阻尼力矩由与外部电路电阻有关的电磁方法产生，或者用内部液体阻尼产生。典型的振子结构第5页，本讲稿共21页透镜透镜透镜透镜L1L1L1L1反射镜反射镜反射镜反射镜M1M1M1M1振子振子振子振子反射镜反射镜反射镜反射镜M2M2M2M2透镜透镜透镜透镜L2L2L2L2光源光源光源光源第6页，本讲稿共21页 二、振子的特性及其选用：二、振子的特性及其选用：二、振子的特性及其选用：二、振子的特性及其选用：振子是光线示波器的心脏，它的特性振子是光线示波器的心脏，它的特性直接影响测试的结果。一般示波器都直接影响测试的结果。一般示波器都带有一套特性不同的振子，供测试时带有一套特性不同的振子，供测试时选用。为了正确选用，必须对振子的选用。为了正确选用，必须对振子的特性有所了解。特性有所了解。1 1 1 1 振子的静态特性振子的静态特性振子的静态特性振子的静态特性 振子的静态特性描述输入电流为振子的静态特性描述输入电流为直流时振子镜片的转角与电流直流时振子镜片的转角与电流的关系。的关系。第7页，本讲稿共21页第8页，本讲稿共21页第9页，本讲稿共21页光点的偏移距离偏转角振子镜片中心到记录纸的光学距离振子的电流灵敏度阻尼油的折射率 光点位移与被测电流间保持线性关系的前提是振子偏转角很小，当偏转角稍大时，输入电流和输出转角将呈非线性关系。振子应限定在允许偏转角或光点最大允许偏移量下工作，以保证不产生非线性失真。第10页，本讲稿共21页2 2 2 2 振子的动态特性振子的动态特性振子的动态特性振子的动态特性 振子的动态特性描述输入电流为振子的动态特性描述输入电流为I(t)时振子镜片的转角与电流的时振子镜片的转角与电流的关系。关系。第11页，本讲稿共21页阻尼比频率比第12页，本讲稿共21页第13页，本讲稿共21页第14页，本讲稿共21页 当阻尼比为0.7左右时，不产生幅频失真和相频失真的频率范围最宽，可达0.3-0.4。国产振子的阻尼比都取为国产振子的阻尼比都取为国产振子的阻尼比都取为国产振子的阻尼比都取为0.6-0.70.6-0.70.6-0.70.6-0.7，目的是使工作频带最宽。在选用振子时，必须保证，目的是使工作频带最宽。在选用振子时，必须保证，目的是使工作频带最宽。在选用振子时，必须保证，目的是使工作频带最宽。在选用振子时，必须保证 即振子的固有频率应大于被测信号最高次谐波分量频率的即振子的固有频率应大于被测信号最高次谐波分量频率的即振子的固有频率应大于被测信号最高次谐波分量频率的即振子的固有频率应大于被测信号最高次谐波分量频率的2.5-3.52.5-3.52.5-3.52.5-3.5倍。倍。倍。倍。第15页，本讲稿共21页3 3 3 3 振子的阻尼和匹配问题振子的阻尼和匹配问题振子的阻尼和匹配问题振子的阻尼和匹配问题 阻尼比要达到阻尼比要达到0.7左右，左右，电磁阻尼和油阻尼电磁阻尼和油阻尼电磁阻尼：电磁阻尼：在振子的结构和磁系统一定的条件下，电磁阻尼的大小取决于振子外电路在振子的结构和磁系统一定的条件下，电磁阻尼的大小取决于振子外电路的电阻的电阻R。选择合适的外电路电阻，可使阻尼比达到。选择合适的外电路电阻，可使阻尼比达到0.7。油阻尼：油阻尼：利用液体的内摩擦而起阻尼作用。利用液体的内摩擦而起阻尼作用。硅油硅油固有频率固有频率400Hz的用电磁阻尼的用电磁阻尼固有频率固有频率400Hz的用油阻尼的用油阻尼 振子的匹配问题振子的匹配问题振子的匹配问题振子的匹配问题：从测量电路的角度来看，希望振子的阻抗值能使电从测量电路的角度来看，希望振子的阻抗值能使电路有最大的功率输出；从振子的角度来看希望测量电路的阻抗使振子路有最大的功率输出；从振子的角度来看希望测量电路的阻抗使振子达到最佳阻尼比。达到最佳阻尼比。第16页，本讲稿共21页 固有频率高的振子一般都是油阻尼，它对外电路阻值没有要求，只要求阻抗匹配，输出功率大。如振子与应变仪配合工作，则振子是应变仪的负载，就要求应变仪的输出阻抗要与振子的内阻相匹配。固有频率低的振子通常是电磁阻尼的，它对外电路电阻有要求，以达到最佳阻尼。使用这种振子时，往往要在电路中接入附加的串并联电阻。第17页，本讲稿共21页4 4 4 4 振子的参数及选用振子的参数及选用振子的参数及选用振子的参数及选用（1）电流灵敏度：）电流灵敏度：灵敏度与固有频率矛盾，灵敏度高的振子其固有频率必然低。灵敏度与固有频率矛盾，灵敏度高的振子其固有频率必然低。（2）固有频率）固有频率（3）最高工作频率或工作频宽）最高工作频率或工作频宽（4）内阻）内阻（5）外阻：）外阻：电磁阻尼电磁阻尼（6）最大允许电流：）最大允许电流：保证振子安全使用的最大电流值。保证振子安全使用的最大电流值。（7）光点最大允许位移量：）光点最大允许位移量：保证线性的最大输出振幅。保证线性的最大输出振幅。第18页，本讲稿共21页第19页，本讲稿共21页4 4 4 4 振子的参数及选用振子的参数及选用振子的参数及选用振子的参数及选用 振子的选用原则要使记录的示波图具有一定的幅度，而且能不失真地反振子的选用原则要使记录的示波图具有一定的幅度，而且能不失真地反映出被测信号的变化过程。映出被测信号的变化过程。（1）振子的工作频率大于被测信号最高次谐波分量的频率。（2）被测信号的最大值必须小于振子所规定的线性最大振幅，即振子工作时的光点位移量应小于光点允许最大位移量。振子的工作电流不应超过振子的最大允许电流。（3）根据信号的大小和变化情况，应尽量选择较灵敏的振子，便于分辨和提高测量精度。（4）时间滞后问题 输出信号的滞后时间与振子的固有频率有关。当要求各信号的滞后时间相同时，就应选用固有频率相同的振子。（5）应注意信号源输出阻抗与振子内阻相匹配，以取得最大功率输出，对于电磁阻尼的振子，应按其所要求的外阻来匹配外电阻。第20页，本讲稿共21页4 4 4 4 振子的参数及选用振子的参数及选用振子的参数及选用振子的参数及选用 振子光点的安排振子光点的安排（1）应正确安排振子的光点位置，使光点与振子位置相对应。（2）多个信号同时记录时，为了便于分辨与观测：主要信号放在记录纸中间，次要信号放在两边；单向偏转信号应放在两边，双向偏转信号应放在中间；频率高和频率低的信号可靠近，波形不一样的可靠近；主要信号的幅值要大些，次要信号的幅值要小些；波形不一样或频率相差者，幅值都可以大，不怕重叠。第21页，本讲稿共21页