Файл: Бошняк, Л. Л. Измерения при теплотехнических исследованиях.pdf

может быть использован лишь в гальванометрах с очень малой соб­ ственной частотой; поэтому на практике в основном нашло примене­ ние успокоение с помощью вязких жидкостей. В этом случае

гж= kx\,

где k — постоянная величина, определяемая формой и размерами подвижной системы и внутренних полостей гальванометров; г] — динамическая вязкость жидкости. При подстановке последнего вы­ ражения в (V.3) необходимо учитывать / усп, равный в данном слу­ чае присоединенному моменту инерции жидкости. Использование жидкостных успокоителей приводит к снижению собственной ча­ стоты подвижной системы гальванометра по сравнению с его же соб­ ственной частотой в воздухе; степень снижения частоты зависит от конструктивных особенностей гальванометра и может меняться в широких пределах.

При регистрации быстропеременных сигналов на осциллограм­ мах возникают искажения, вызванные неидеальностью динамических характеристик гальванометров. При надлежащем успокоении галь­ ванометры, выпускаемые промышленностью в соответствии с ГОСТ 11013—64, обладают приблизительно линейной амплитудно-частот­ ной характеристикой в частотном диапазоне (0—0,5) / 0 при жидкост­ ном и каркасном магнитоиндукционном успокоении, и (0—0,6) / 0 при обмоточном магнитоиндукционном успокоении. Нелинейность амплитудно-частотных характеристик в пределах указанной полосы частот не превышает ±10% для жидкостного и каркасного успокое­ ния и ±5% для обмоточного магнитоиндукционного успокоения.

Действительные регистрируемые сигналы редко бывают чисто синусоидальными, чаще они содержат гармоники, частоты которых выше /о любого гальванометра. Поэтому при регистрации сложных сигналов (например, прямоугольной формы) возникают искажения, вызванные недостаточной протяженностью линейного участка ампли­ тудно-частотной характеристики гальванометра. Для удовлетвори­ тельного воспроизведения сложных сигналов следует использовать гальванометры со значительным превышением / 0 над основной часто­ той регистрируемого процесса. Так, для треугольных импульсов тока необходимо 3—5-кратное, а для прямоугольных— 10—20-крат­ ное превышение.

В некоторых случаях при регистрации медленно меняющихся процессов гальванометр может выполнять роль фильтра высоких частот. Фильтрующее действие гальванометра в определенных пре­ делах поддается регулированию путем изменения степени успокое­ ния за счет внешнего сопротивления Re [см. (V.4) и (V.3)]. При на­ иболее распространенном значении (3 = 0,65 фазо-частотная харак­ теристика апериодического элемента второго рода (см. рис. 16) почти линейна, поэтому фазовое смещение записи оказывается про­ порциональным отношению частот f/f0. При этом временная зави­ симость между основной частотой и гармониками сложного сигнала не нарушается, вся кривая лишь смещается по оси времени. При

одновременной регистрации по нескольким каналам сигналов с от­ личающимися частотами для уменьшения временного сдвига между линиями записи необходимо выбирать гальванометры с близкими

Степень успокоения р также оказывает большое влияние на пе­ реходную характеристику гальванометра. В недоуспокоенном галь­ ванометре входной сигнал на переходном процессе вызывает колеба­

ния подвижной системы с частотой / = / 0 ]/" 1 — Р2. При р *=» 0,65 обеспечивается относительно быстрая реакция при небольшом пере­ бросе за линию установившегося отклонения.

Конструктивно осциллографические гальванометры выполняются в виде автономных устройств, снабженных индивидуальными магни­ тами, и в виде гальванометров-вставок, устанавливаемых в общий магнитный блок. Использование гальванометров-вставок позволяет резко сократить габариты многоканальных осциллографов и способ­ ствует унификации осциллографов различных типов. Табл. 18 дает представление о технических возможностях наиболее распространен­ ных в исследовательской практике гальванометров.

Современные светолучевые осциллографы обычно выполняются многоканальными (с числом каналов 8—64). В качестве источников света применяются газоразрядные точечные лампы, ртутные лампы

возникает большая механическая усадка светочувствительных лент до 3—4%. Меньшие искажения записи обеспечиваются при исполь­ зовании аммиачной бумаги, обрабатываемой в парах аммиака без увлажнения (усадка до 0,05%), и бумаги, чувствительной к ультра­ фиолетовым лучам; проявление которой осуществляется "последу­ ющей засветкой рассеянным дневным или искусственным светом (усадка полностью отсутствует).

Кроме фотографических носителей могут быть использованы ленты, покрытые слоем цинка или селена. Перед регистрацией такая бумага заряжается в темноте отрицательным потенциалом до 500 В с помощью коронирующих электродов. В освещенных местах под воздействием записывающего луча заряд исчезает; скрытое изобра­ жение проявляется путем опыления сухим заряженным положи­ тельно порошком или смачиванием носителя в растворе типограф­ ской краски в бензине (ксерография).

Качество следа на носителе обычно оценивается наименьшей тол­ щиной линии записи и относительной или разностной оптической плотностью. Мерой оптической плотности D являются отношения

148

Примером современного осциллографа служит отечественный осциллограф типа Н115, который может использоваться как само­ стоятельно, так и в составе осциллографа типа КП5 стационарного варианта. Основой этих и ряда других осциллографов общего назна­ чения является унифицированный магнитный блок типа М1062. Магнитная система унифицированного блока составлена из вертикаль­ ных постоянных магнитов, соединенных в нижней части ярмом из магнитомягкого материала. Верхний магнитопровод имеет один сплошной неподвижный полюс и отдельные для каждого гальвано­ метра подвижные закрепляемые ответные полюсы. Между неподвиж­ ным и подвижным полюсами устанавливаются магнитопроводные вкладыши с гнездами для гальванометров-вставок. Ширина непод­ вижного полюса блока М1062 рассчитана на установку 12 гальва­ нометров нормальной ширины (шаг между каналами h = 9 мм) или соответствующего числа миниатюрных гальванометров-вставок типа М1005 (h = 4,5 мм) или гальванометров увеличенного габарита ГБ-Ш или М006 (h = 16 мм). В магнитном блоке применена система термостатирования, поддерживающая температуру на уровне 40 ±

± 2° С. В комплект К115 кроме осциллографа Н 115 с блоком пита­ ния входит магазин шунтов и добавочных сопротивлений, размещае­ мых на монтажном столе.

Регистрация световых сигналов производится на фотолентах шириной 35, 60, 100 и 120 мм. Оптическая схема осциллографа (для одного канала записи) приведена на рис. 35. Здесь световой поток от источника света 1 в виде яркой полосы с помощью цилиндричес­ кого конденсора 2 приводится в плоскость зеркала гальванометра 5. Отраженный от зеркала световой пучок фокусируется на плоскость фотоленты 10 в виде пятна, которым и осуществляется запись. Ин­ тенсивность записи регулируется с помощью диафрагмы 9. Часть светового пучка, идущего от зеркала гальванометра с помощью зер­ кального развертывающего барабана 8 направляется на матовый экран 3 для визуального наблюдения. На пути лучей расположен идентификатор, флажок которого 4 поочередно прерывает световые потоки, идущие от зеркал гальванометров, благодаря чему в линиях записи появляются разрывы, позволяющие прослеживать ход линий при их слиянии или пересечении. Для регулирования начальных положений гальванометров используется специальное зеркало 6, которое может быть установлено на пути лучей, идущих от гальвано­ метров к объективу. Посередине этого зеркала проходит матовая полоса, делящая его отражающую поверхность пополам, поэтому на экране луч от каждого гальванометра представляется в виде двух световых полосок. При правильной установке гальванометров эти полоски имеют примерно равную яркость и равную длину.

Одновременно с записью измерительных сигналов на фотоленту осциллографа типа Н115 наносятся линии отметок времени (верти­ кальное графление) и линии уровней сигналов (продольное графле­ ние). Ход лучей для нанесения линий отметок времени показан на схеме штрих-пунктирной линией с двумя точками. Роль модулятора светового потока выполняет вращающийся барабан 7 с десятью

152