Методика виконання роботи

Основними елементами електронного осцилографа є електронно-променева трубка, блок живлення та блок часового розгорнення. Від блоку живлення напруга подається на електроди електронно-променевої трубки, електронні схеми блоку часового розгорнення й підсилювачів горизонтального й вертикального відхилення променя.

Через 2–3 хв після увімкнення осцилографа в мережу, на екрані його електронно-променевої трубки з’являється світла пляма. Світіння кристалів, нанесених на внутрішню поверхню трубки, викликається ударами електронів, що випускає катод 1 трубки та електронів, котрі розганяються електричним полем між катодом і анодом 3 (рис.11.1). Інтенсивність світіння плями на екрані електронно-променевої трубки може змінюватися обертанням ручки «Яскравість». Ця ручка пов’язана з потенціометром, з якого подається замикаюча напруга на керуючий електрод 2, розташований між катодом та анодом трубки. Зниження потенціалу керуючого електрода відповідно потенціалу катода перешкоджає проходженню електронів від катода до анода й викликає послаблення інтенсивності електронного пучка 6.

Пролетівши крізь отвір в аноді, електрони рухаються до екрана трубки по інерції з постійною швидкістю й потрапляють в одну точку, що викликає світіння екрана 7.

Якщо між горизонтально розташованими відхиляючими пластинами 4 подана напруга U, в цьому разі під час прольоту між ними електрон рухається із прискоренням

, (11.3)

де е – заряд електрона; d – відстань між пластинками. Через інтервал часу , протягом якого електрон рухається між відхиляючими пластинами довжиною l, проекція швидкості електрона v_y стає рівною:

. (11.4)

За час t руху від пластин до екрана () електрон зміщується у вертикальному напрямку на відстань

. (11.5)

Коефіцієнт пропорційності k в останньому виразі є для даного осцилографа постійною величиною. Його називають чутливістю пари відхиляючих пластин і виражають в мм/В.

Для визначення чутливості k вертикально відхиляючих пластин на них необхідно подати відому напругу U₁ та виміряти відхилення променя на екрані осцилографа y₁:

. (11.6)

Так як відхилення електронного променя y₁ пропорційно напрузі U₁, прикладеної до пластин, то при відомій чутливості осцилограф може бути використаний як вольтметр для вимірювання як постійних, так і швидко змінних напруг.

Аналогічно при подачі напруги на вертикально розташовані пластини 5 промінь зміщується в горизонтальній площині; зсув x пропорційний прикладеній напрузі.

Головною перевагою електронного осцилографа як електровимірювального приладу є його безінерційність. Зсув електронного променя визначається напругою на відхиляючих пластинах у момент прольоту електронів між ними. Так як електрони в трубці летять зі швидкістю, близькою до швидкості світла, то при зміні напруги між відхиляючими пластинами зсув променя змінюється практично без запізнювання в той момент, у який відбувається зміна напруги.

Для дослідження швидкозмінних електричних процесів в осцилографі здійснюється розгортка – рівномірне переміщення променя уздовж горизонтальної осі з постійною швидкістю. Для цього напруга на вертикально розташованих пластинах повинна змінюватися лінійно з часом, а для повернення променя у вихідне положення напруга повинна швидко падати до нуля. Таку напругу називають пилкоподібною.

Пилкоподібна напруга подається на відхиляючі пластини з виходу генератора розгортки. Частота розгортки може змінюватися за допомогою двох ручок на панелі осцилографа. При збіганні частоти коливань досліджуваного сигналу із частотою генератора часового розгорнення електронний промінь на екрані осцилографа викреслює графік зміни напруги сигналу за період – осцилограму напруги.

Якщо частота генератора часового розгортки буде в 2, 3 і т.д. раз менше частоти коливань досліджуваного сигналу, тоді на екрані осцилографа буде спостерігатися графік двох, трьох і більше повних коливань.

Для дослідження електричних сигналів з малою амплітудою змін напруги осцилограф має підсилювач із регульованим коефіцієнтом підсилення.

Електронний осцилограф може бути використаний не тільки для дослідження змін напруги в часі. Зміни будь-якої фізичної величини можуть бути перетворені в напругу в електричному ланцюзі і потім досліджені за допомогою осцилографа. Наприклад, використовуючи мікрофон, можна перетворити коливання тиску повітря при поширенні в ньому звуку в механічні коливання діафрагми, коливання діафрагми викликають коливальний рух пов’язаної з нею котушки в полі постійного магніту, а цей рух котушки супроводжується виникненням змінної напруги на її кінцях. Приєднавши виводи мікрофона до входу електронного осцилографа, можна досліджувати звукові коливання.

Дата добавления: 2014-12-27