Gravação de processos elétricos usando osciloscópios de feixe de elétrons

Aplicação de osciloscópios de raios catódicos

Um osciloscópio de feixe de elétrons é um dispositivo de medição multifuncional que permite observar e registrar visualmente processos elétricos aleatórios, aperiódicos e periódicos na faixa de frequência de zero (corrente contínua) a unidades gigahertz. Além da avaliação qualitativa dos processos estudados, o osciloscópio permite medir:

• amplitude e valor instantâneo de corrente e tensão;

• parâmetros de tempo do sinal (ciclo de trabalho, frequência, tempo de subida, fase, etc.);

• mudança de fase; frequência de sinais harmônicos (método das figuras de Lissajous e varredura circular),

• amplitude-frequência e características de fase, etc.

Um osciloscópio pode ser usado como um componente de equipamentos de medição mais complexos, por exemplo, em circuitos de ponte como um órgão nulo, em medidores de resposta de frequência, etc.

A alta sensibilidade do osciloscópio determina a possibilidade de estudar sinais muito fracos, e a alta impedância de entrada causa seu pequeno efeito nos modos dos circuitos estudados. Por convenção, os osciloscópios de cátodo são divididos em universal e de uso geral (tipo C1), alta velocidade e estroboscópico (tipo C7), memória (tipo C8), especial (tipo C9), gravação com gravação em papel fotográfico (tipo H). Todos eles podem ser de feixe único, duplo e multifeixe.

Osciloscópios de uso geral

Os osciloscópios universais são versáteis devido ao uso de dispositivos substituíveis (por exemplo, pré-amplificadores em C1-15). A largura de banda é de 0 a centenas de megahertz, a amplitude do sinal investigado é de dezenas de microvolts a centenas de volts. Osciloscópios de uso geral são usados ​​para estudar processos de baixa frequência, sinais de pulso. Eles têm uma faixa de frequência de 0 a dezenas de megahertz, a amplitude do sinal estudado de unidades de milivolts a centenas de volts.

Osciloscópios de alta velocidade

Osciloscópios de alta velocidade são projetados para gravar sinais de pulso únicos e repetitivos em uma faixa de frequência da ordem de vários gigahertz.

osciloscópios estroboscópicos

Os osciloscópios Strobe são projetados para examinar sinais repetitivos de alta velocidade na faixa de frequência de zero a gigahertz, com a amplitude do sinal sendo examinada de milivolts a volts.

Armazenamento de osciloscópios

Osciloscópios de armazenamento são projetados para gravar sinais únicos e repetidos com pouca frequência. A largura de banda é de até 20 MHz com a amplitude do sinal estudado de dezenas de milivolts a centenas de volts. Tempo de reprodução de uma imagem gravada de 1 a 30 minutos.

Para registrar processos rápidos e transientes em papel fotográfico, são usados ​​osciloscópios de feixe de elétrons com um método foto-óptico de transferência do feixe para um meio de gravação, por exemplo, H023. A alta velocidade de gravação (até 2.000 m / s) e uma grande faixa de frequências gravadas (até centenas de quilohertz) permitem o uso desses osciloscópios, caso seja impossível usar aqueles com feixes de luz com velocidade de gravação relativamente baixa e gama de frequências gravadas. As principais características técnicas dos osciloscópios H023 e H063 são fornecidas nos livros de referência.

Aplicação de osciloscópios de feixe de luz

Para obter um registro visível de processos rápidos, os mais comuns são os osciloscópios de feixe de luz com gravação em papel fotográfico oscilográfico especial sensível aos raios ultravioleta.

A principal vantagem dos osciloscópios de feixe de luz é a capacidade de obter uma gravação visível em coordenadas retangulares em uma ampla faixa dinâmica (até 50 dB). A faixa de frequência operacional dos osciloscópios de feixe de luz não excede 15.000 Hz, a velocidade máxima de gravação para osciloscópios de feixe de luz é de até 2.000 m / s, para feixes de luz eletrográficos iluminados de 6 a 50 m / s. Para a observação e registro simultâneo de vários processos elétricos, os osciloscópios possuem vários galvanômetros oscilográficos (geralmente um sistema magnetoelétrico), cujo número pode chegar a 24 (em um osciloscópio H043.2) e mais.

A oscilografia pode ser realizada em papel fotográfico UV ou filme fotográfico com revelação fotográfica química.A oscilografia em papel UV é realizada por uma lâmpada de mercúrio com desenvolvimento de luz direta, o que agiliza significativamente o processo de oscilografia, e é utilizada nos casos em que é necessário obter, por exemplo, um oscilograma de teste. A desvantagem do papel fotográfico UV é que os oscilogramas obtidos nele perdem contraste com o tempo devido ao escurecimento do fundo. A sensibilidade do papel fotográfico e o brilho da iluminação devem ser selecionados de acordo com a velocidade da oscilografia e definidos por meio de oscilogramas de teste.

Os osciloscópios são geralmente equipados com galvanômetros com diferentes bandas de frequência de operação. Ao usar um galvanômetro cuja frequência operacional é desconhecida, o limite superior de frequência pode ser considerado igual à metade da frequência natural do galvanômetro. A frequência natural do galvanômetro é indicada por um traço após a designação do tipo. Caixas de derivação padrão e resistores adicionais são usados ​​para limitar a corrente de operação do galvanômetro. Para casos oscilográficos de altas correntes (mais de 6 A) ou altas tensões (mais de 600 V), normalmente são usados ​​transformadores de instrumento.

Para obter a maior oscilação da viga no oscilograma (70-80% da largura do papel utilizado), é necessário escolher um galvanômetro cuja corrente operacional esteja próxima do máximo.

Os tipos mais usados ​​de osciloscópios de feixe de luz e seus dados técnicos básicos são fornecidos em livros de referência.