Металлический кожух имеет размеры 560 X 450 X X 220 мм.
Наряду с рассмотренным петлевым гальванометром применяются магнитоэлектрические рамочные гальвано метры. Подвижная часть такого гальванометра, состоящая из узкой рамки с небольшим числом витков, крепится на растяжках. Чувствительность их значительно больше, чем у петлевых, а частота собственных колебаний, на-
Рис. 11-10. Схема работы осциллографа типа Н 1 0 2 .
оборот, значительно меньше (табл. 11-1). Они широко применяются для измерения неэлектрических величин.
В осциллографических гальванометрах мощности ферродинамической системы на кольцевой сердечник из пермаллоя накладывается неподвижная обмотка. В воз душном зазоре этого сердечника расположена петля с зер кальцем. Для успокоения корпус гальванометра запол няется кремнийорганической жидкостью.
Включив неподвижную обмотку в цепь тока, а петлю гальванометра с безреактивным добавочным резистором— на напряжение цепи, получим вращающий момент галь ванометра, пропорциональный мгновенной мощности цепи:
и
Т а б л и ц а 11-1
В и б р а т о ры (осцпллографпческне гальванометры) осциллографов И102 и МП02
ТИП гальвано метра
|
Номиналь ная частота, Гц
|
Постоянная по току, (А/мм)/м 10-»
|
Чувстви тельность, ммДмА • м)
|
Сопротивле ние, Ом
|
Максималь ная допустимая амплитуда тока, мА
|
11135-0,6 |
600 |
19 |
52 |
9 |
2 |
Н135-0.9 |
900 |
50 |
20 |
9 |
5 |
Н135-1.5 |
1500 |
170 |
6 |
9 |
16 |
Н135-2 |
2000 |
500 |
2 |
4 |
50 |
Н135-3 |
3 000 |
1000 |
1 |
4 |
100 |
Н135-6 |
6 000 |
6 200 |
0,16 |
2 |
250 |
M O B 2 - I V |
3 000 |
1000 |
1 |
6 |
25 |
M O B 2 - I X |
400 |
4 |
250 |
50 |
1 |
М О В 2 - Х |
200 |
1 |
1000 |
50 |
0,25 |
Примечание
•
• Петлевые
| Рамочные
Пропорциональным мощности будет и угол поворота зеркальца гальванометра, следовательно, можно полу чить кривую мгновенной мощности цепи.
Чувствительность гальванометра
Sz |
= a/I = BSw/D, |
(11-1) |
а частота собственных |
колебаний |
|
где j — момент инерции гальванометра.
Увеличение удельного противодействующего момента (D) вызывает увеличение частоты собственных колебаний гальванометра (11-2) и уменьшение его чувствительности (11-1). Поэтому высокочастотные гальванометры имеют малую чувствительность, а высокочувствительные — малую частоту колебаний (табл. 11-1).
Гальванометры небольшой чувствительности (1—2 мм/мА) с невысокой частотой колебаний (2—3 кГц) являются универсальными, устойчивыми в работе и поэтому приме няются наиболее часто.
Выбирая гальванометр, следует помнить, что гальва
нометр записывает без искажений колебания |
с частотой |
не выше V 6 — 1 / 1 0 частоты собственных колебаний, напри |
мер гальванометр с |
собственной частотой |
колебаний |
5 000 Гц дает запись |
без искажений до 500 Гц. |
Выбрав гальванометр по частоте, |
следует |
убедиться |
в его |
достаточной чувствительности; |
если |
она |
недоста |
точна, |
можно применить усилитель. |
|
|
|
|
11-8. Э Л Е К Т Р О Н Н Ы Е И Л И |
|
|
|
Э Л Е К Т Р О Н Н О - Л У Ч Е В Ы Е О С Ц И Л Л О Г Р А Ф Ы |
Электронные осциллографы делятся |
на |
осциллографы |
с холодным катодом и осциллографы с накаленным ка тодом. У первых для получения электронного луча исполь зуют явление электростатической эмиссии, для чего между
Рпс . 11 - 11 . Электрошю-лучевая трубка .
катодом и анодом создают электрическое поле с большой на пряженностью, используя высокое напряжение около 70 кВ. Эти осциллографы применяются в высоковольтной измерительной технике и в данном курсе не рассматри ваются. У вторых для получения электронного луча ис пользуется явление термоэлектронной эмиссии.
Основной частью осциллографа с накаленным като дом является электронно-лучевая трубка (рис. 11-11), представляющая собой стеклянную колбу, в которой соз дан вакуум. В суженном конце колбы расположено уст ройство, получившее название «электронной пушки» или «электронного прожектора», предназначенное для полу
чения |
узкого |
пучка электронов — электронного луча. |
Электронная пушка (рис. 11-12) состоит из подогрев |
ного катода К, |
управляющего электрода УЭ или сетки и |
двух |
анодов Ахж Аг. |
Кроме электронной пушки, в трубке находятся две пары отклоняющих пластин Рх и Р2, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, и экран Э. Он образован покрытием внутренней поверхности расширен ного торца трубки слоем люминофора, например серни стого цинка, обладающего способностью светиться под действием ударяющихся в него электронов.
Катод — это металлический цилиндр' с оксидным ^по крытием торца, чем достигается излучение электронов в одном направлении. Цилиндр надевается на фарфоровую трубку, внутри которой помещается нить подогрева.
А
Л,
4
|
|
I |
Р п с . |
11-12. Фокусировка электронного луча. |
Управляющий электрод, |
имеющий форму цилиндра |
с отверстием |
в торце, служит |
для регулирования количе |
ства электронов в луче и для его начального формирова ния. Он имеет отрицательный потенциал относительно катода. Электроны, вылетевшие из катода, под действием электрического поля будут отклоняться к оси луча. При увеличении отрицательного потенциала управляющего электрода часть электронов, получив еще большее откло нение, не пройдет через отверстие электрода. Следова тельно, изменением потенциала можно регулировать ко личество электронов в луче и яркость пятна на экране.
Пройдя управляющий электрод, электроны опять бу дут отклоняться от оси луча. *
Для дальнейшей фокусировки луча применяются два цилиндрических анода Ах и А2 (рис. 11-12). Оба анода имеют положительные потенциалы относительно катода, первый из них — меньший, второй — больший (1—4 кВ). Электроны, попав в электрическое поле анодов, откло няются в направлении к оси луча и получают ускорение
в направлении движения. Таким образом, поле анодов At и А2 действует на электронный луч как собирательная линза, фокусируя его в точке, лежащей на оси трубки на экране Э (рис. 11-12). Фокусировка производится регули ровкой потенциала анода Ах. В месте соприкосновения электронного луча с экраном будет маленькое резко очер ченное светящееся пятно (точка).
Воздействуя на электронный луч электрическим по лем, можно вызвать его отклонение. Допустим, что элек тронный луч совпадает с осью трубки, о чем можно су дить по светящейся точке в центре экрана. Приложив к отклоняющим пластинам (рис. 11-11 и 11-13) постоянное
|
|
напряжение |
U, получим |
между |
|
|
ними электрическое поле, |
которое |
|
|
вызовет отклонение луча, и он |
|
|
встретится с экраном уже в дру |
|
|
гой точке, отстоящей от осевой |
|
|
линии |
на |
расстоянии |
|
|
|
; |
л |
с и |
I |
|
|
Р и с . 11-13. |
Отклонение |
1г = |
|
°'51ГаТ |
U ' ° O a b Л ' |
электронного луча под |
где |
Ua — анодное напряжение. |
действием электрическо |
го |
поля. |
|
Отклонение электронного луча |
|
|
на |
экране |
при изменении |
напря |
жения на отклоняющих пластинах на 1 В называется
чувствительностью |
трубки к |
напряжению: |
Su |
= h/U = |
015Ll/(Ua!b). |
Чувствительность трубок Su — 0,2 -=-0,5 мм/В. Перемещение электронного луча под воздействием
электрического поля исследуемой величины происходит в одной плоскости, в нашем случае — в.плоскости рисунка. Для получения кривой исследуемой величины необходимо вызвать перемещение луча в плоскости, перпендикулярной к первой, полем вспомогательного напряжения (напряже ния развертки), приложенного ко второй паре пластин Р2.
Если к каждой из пар отклоняющих пластин будет приложено периодическое напряжение, то луч, переме щаясь по экрану, будет описывать определенную замкну тую кривую — фигуру Лиссажу. Форма этой фигуры зависит от характера кривых напряжений, действующих между отклоняющими пластинами, от отношения ампли туд, частот и сдвига фаз. По фигуре Лиссажу можно найти исследуемую кривую.
Исследуемую периодическую кривую обычно полу чают непосредственно в прямоугольных координатах на экране осциллографа. Для этого вспомогательное напря жение, приложенное к паре отклоняющих пластин Р2> должно быть пилообразным (рис. 11-14,а). В начальный момент времени tt напряжение равно нулю. Затем оно увеличивается пропорционально времени, достигая в конце периода исследуемой величины t5 своей амплитуды UmBCB (рис. 11-14, б). Это напряжение при отсутствии исследуе мой величины вызовет перемещение электронного луча по экрану с постоянной скоростью по прямой из точки ах в точку а5 (рис. 11-14).
Р и с . 11-14. Кривые исследуемого и вспомогательного на пряжений .
Если одновременно на электронный луч будет дей ствовать еще и электрическое поле между парой откло няющих пластин Рг, созданное исследуемым напряжением и, то электронный луч под влиянием этого поля, кроме того, будет отклоняться по экрану в вертикальном - на правлении на величину, пропорциональную мгновенному значению исследуемого напряжения. Следовательно, элек тронный луч в течение периода вычертит на экране кривую исследуемой величины (рис. 11-14, в).
Достигнув своей амплитуды в момент t5, вспомога тельное напряжение мгновенно падает до нуля, и в соот ветствии с этим электронный луч мгновенно из точки а5 перемещается по прямой в точку ах. После этого вспомо гательное напряжение вновь начнет увеличиваться про порционально времени и электронный луч в течение вто рого и следующего периодов будет повторять свое движе ние.
Световая инерция экрана способствует получению на нем устойчивой кривой исследуемой величины. Од нако этого недостаточно, так как устойчивая кривая обес печивается, если отношение периодов пилообразного и исследуемого напряжений составляет целое число. Так,
например, если это отношение равно п, то |
на экране |
будет п периодов исследуемой кривой. |
|
Действительные кривые |
пилообразного |
напряжения |
отличаются от рассмотренной. В частности, |
спадающая |
часть кривой бывает не |
вертикальной, а |
наклонной, |
т. е. изменение напряжения от амплитуды его до нуля происходит не мгновенно, а в течение какой-то малой части периода. Это вызывает выпадение из кривой напряжения
Р и с. 11-15. Схема тиратропного генератора гшлообразпого напряжения и его кривая.
соответствующей части ее. Обратное движение луча из точки Й5 в точку ах происходит значительно быстрее, чем прямое движение его. Кроме того, обратный ход луча гасят, и на экране он не виден.
Пилообразное напряжение получают от ламповых (релаксационных) генераторов, схема одного из них с при менением тиратрона дана на рис. 11-15, а.
После включения постоянного напряжения U конден сатор С будет заряжаться через резистор г. Напряжение на нем будет увеличиваться по кривой Оаб (рис. 11-15, б) до тех пор, пока оно не достигнет напряжения зажигания тиратрона (точка б), при котором сопротивление тират рона резко уменьшается. С этого момента конденсатор начнет разряжаться через тиратрон, а напряжение на нем — быстро уменьшаться. Разряд конденсатора и умень шение напряжения на нем прекратятся, когда будет до стигнуто напряжение гашения тиратрона (точка а'). С этого момента конденсатор снова начнет заряжаться, а напряже ние на нем — увеличиваться go напряжения зажигания