Электронный осциллограф — это прибор, предназначенный для визуальных наблюдений или фотографирования кривых быстро изменяющихся электрических величин. Главной частью его служит электроннолучевая трубка.
Что такое электронный осциллограф
Наиболее универсальным прибором для изучения быстро меняющихся электрических процессов является электроннолучевой осциллограф. Основой прибора является электроннолучевая трубка, на экране которой наблюдаются соответствующие явления.
Электроннолучевая трубка (рис. 2) представляет собой стеклянную колбу, расширенную с одного конца, из которой удален воздух (давление в колбе порядка 10-7—10-8 мм рт. ст.). Торец расширенной частот колбы изнутри покрыт веществом, светящимся при ударе электронов, и называется экраном трубки.
В суженной части трубки расположены электроды, образующие электронный луч: катод К, управляющий электрод С и обычно два анода А1 и А2. Ближе к расширенной части трубки расположены отклоняющие пластины ВП и ГП, с помощью которых осуществляется управление электронным лучом.
Подогревный катод К является источником электронов, эмиссия которых происходит с небольшой площадки в центре, покрытой слоем вещества, обеспечивающего высокую термоэлектронную эмиссию. Непосредственно перед катодом расположен управляющий электрод С (сетка или модулятор), на который подается небольшой отрицательный по отношению к катоду потенциал.
С помощью этого электрода регулируется количество электронов, составляющих луч, и, следовательно, яркость пятна на экране. На первый анод А1 подается положительное напряжение порядка нескольких сотен вольт, которое совместно с напряжением на аноде А2 создает поле, формирующее поток электронов так, чтобы он сходился в одной точке на экране, т. е. электрод А1 служит для фокусирования светового пятна.
На второй анод А 2, который создает поле, ускоряющее электроны, подается положительное напряжение в несколько тысяч вольт. Напряжение на электроды подается от общего источника через делитель, состоящий из ряда последовательно включенных сопротивлений R1—R4 (см. рис. 2).
Электронный луч может отклонятся от прямого направления под действием как электрического, так и магнитного поля. Это явление используется в электроннолучевых трубках для управления электронным лучом.
При электростатическом управлении на пути луча в трубке располагают две конденсаторные пластины, к которым подводится соответствующее напряжение. Электрическое поле между пластинами заставляет электроны отклоняется в сторону положительной пластины.
Соответственно смещается и световое пятно на экране трубки.
При электромагнитном управлении на суженной части трубки помещается одна или две катушки, по которым проходит ток, магнитное поле которого отклоняет электронный луч. Катушки располагаются так, чтобы силовые линии поля были перпендикулярны оси электронного луча.
Измерение сигналов осциллографа
В электроннолучевых трубках, служащих для измерительных целей, обычно применяется электростатическое управление лучом. При исследовании каких-либо периодических процессов, например переменного синусоидального напряжения U (график на рис. 3, а), это напряжение подводится к одной паре, отклоняющих пластин трубки.
Между ними создается переменное электрическое поле, под Действием которого электронный луч будет совершать колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости пластин, повторяющие по характеру колебания приложенного напряжения. Обычно эти пластины вызывают колебания луча в вертикальной плоскости (рис. 3, а) и поэтому называются вертикально отклоняющими пластинами ВП.
Колебания электронного луча, а вместе с ним и светового пятна на экране трубки, происходящие в одной плоскости, не дают еще ясного представления о характере исследуемого процесса. Чтобы судить о характере изменения поданного на пластины напряжения с течением времени, надо развернуть процесс по времени подобно тому, как это делается при записи на движущейся фотопленке. Для этого в трубке имеется вторая пара отклоняющих пластин, расположенных перпендикулярно первой. Эти пластины называются горизонтально отклоняющими пластинами ГП.
На них подается напряжение от особого генератора, называемого генератором развертки. Особенностью этого напряжения является его неравномерно пульсирующий характер: сначала напряжение медленно нарастает, а затем быстро убывает. График такого напряжения имеет пилообразную форму (рис. 3, г). Под действием этого напряжения электронный луч, а вместе с ним и световое пятно на экране трубки будут совершать колебания в горизонтальном направлении (рис. 3, б), причем неравномерно: относительно медленно отклоняясь в одну сторону и быстро возвращаясь в обратную.
Если одновременно подать на вертикально отклоняющие пластины исследуемое синусоидальное напряжение, а на горизонтально отклоняющие пластины напряжение генератора развертки, причем синхронизировать их, т. е. согласовать во времени так, чтобы одному периоду исследуемого напряжения соответствовал бы точно один период пилообразного напряжения развертки, то в результате совместного действия приложенных к пластинам напряжений электронный луч (а вместе с ним и пятно на экране) в процессе медленного отклонения в горизонтальном направлении опишет синусоиду (рис. 3, в), затем быстро, почти незаметно для глаза, возвратится в исходное положение (в современных осциллографах луч при обратном ходе затемняется), вновь опишет синусоиду и т. д.
Повторное наложение следов светового пятна, описывающего на экране трубки синусоиду, делает ее хорошо заметной для глаза. В результате на экране получится картина одного периода изменения исследуемого напряжения, развернутая по времени в горизонтальном направлении. Если синхронизация обеспечена не полностью, то изображение кривой получается неустойчивое, оно перемещается по экрану трубки, если частота развертки меньше, и находится в кратном отношении к частоте исследуемого процесса, на экране получается изображение нескольких периодов кривой.
Схема осциллографа
Современный электроннолучевой осциллограф представляет собой сложный прибор, состоящий из электронной трубки, генератора развертки, усилителя, блока синхронизации развертки, блока питания с соответствующими деталями управления и регулировки и т. д. Э — экран электроннолучевой трубки, Л — ручки регулировки электронного луча (яркость, фокусировка, перемещение исходного положения луча и т. п.), И — ручки регулировки характера изображения (величины изображения, скорость развертки и т. д.), К — входные клеммы. Электроннолучевой осциллограф (правильнее, поскольку он представляет собой прибор для визуального наблюдения, называть его осциллоскопом) широко применяется в лабораторной практике для различных исследований и измерений.
Электроннолучевой осциллограф можно приспособить и для наблюдения низкочастотных периодических процессов, например колебаний биопотенциалов сердца. Такой прибор , называемый электрокардиоскопом, применяют в операционных комнатах; он дает возможность непрерывно следить за работой сердца оперируемого по его электрокардиограмме, получаемой на экране электроннолучевой трубки. Подобный прибор, предназначенный для несколько более сложного исследования биопотенциаловсердца и называемый векторэлектрокардиоскопом (ВЭКС-1П).
Как измеряют осциллографом
Под действием этого (измеряемого) напряжения электронный луч в каждый момент времени отклонится в вертикальном направлении на величину, пропорциональную мгновенному значению этого напряжения. Под действием двух напряжений луч в течение каждого периода будет описывать на экране кривую измеряемого напряжения (рис. 4), которую можно наблюдать или сфотографировать.
Чувствительность к напряжению отклоняющих пластин обычно мала, поэтому для каждой пары пластин имеется ламповый двухкаскадный усилитель, допускающий регулировку коэффициента усиления.
Таким образом, электронный осциллограф, кроме электроннолучевой трубки, имеет ряд устройств — узлов, смонтированных в одном кожухе.
Рис. 4. Кривая исследуемого напряжения на экране осциллографа.
Осциллограф драгметаллы
В зависимости от года выпуска осциллографа содержание драгоценных металлов колеблица больше или меньше, так как в более старых версиях больше использовалось в схемах транзисторов, реле и переключателей в которых в основном они и находятся.
Основное содержание их будет серебро, палладий, золото, платина и очень редко иридий, кроме их содержаться и другие менее дорогие элементы германий, медь, селен и т.д.
Где находятся драгметаллы в осциллографе в основном это реле (каталог содержащих драг металлов), переключатели, разъемы, транзисторы, в более новых советских схемах микросхемы, а вот уже в современных вариантах осциллографов содержание их практически нет кроме разъемов.
Примером того служит реле разных годов в более старых версиях это контакты содержащие сплав золото серебро, а уже в более новых версиях золото нанесенное на серебряную ножку.
Статья на тему Электронный осциллограф