Опис установки

Коливання в електричному контурі мають велику частоту, тому для їх спостереження і дослідження використовують електронний осцилограф - прилад для спостереження функціонального зв'язку між двома або більше величинами (електричними або перетвореними в електричні), що характеризують певний процес.

Сигнал параметра і функції подають на перпендикулярні одна відносно одної пари пластин 6, 7 електронно-променевої трубки (рис. 7) і спостерігають, вимірюють і фотографують графічне зображення залежності на екрані 8 трубки. Графічне зображення, або осцилограма, на екрані трубки, вкритої люмінофором, створюється пучком електронів, які фокусуються і відхиляються або електричним, або магнітним полями. У першому випадку кажуть про електроннопроменеві трубки з електричним керуванням, у другому - з електромагнітним.

Рис. 6.

Сигнал параметра і функції подають на перпендикулярні одна відносно одної пари пластин 6, 7 електронно-променевої трубки (рис. 7) і спостерігають, вимірюють і фотографують графічне зображення залежності на екрані 8 трубки. Графічне зображення, або осцилограма, на екрані трубки, вкритої люмінофором, створюється пучком електронів, які фокусуються і відхиляються або електричним, або магнітним полями. У першому випадку кажуть про електроннопроменеві трубки з електричним керуванням, у другому - з електромагнітним.

Розглянемо принцип дії електронно-променевої трубки з електростатичним керуванням. Трубка складається зі скляного балона високого вакууму, в якому розміщені підігрівач (нитка розжарення) 1, емітер електронів (катод) 2, система фокусуючих і прискорюючих анодів 3 - 5, горизонтально 6 і вертикально 7 відхиляючі пластини.

Передня частина скляного балона (екран 8) з внутрішнього боку вкрита речовиною, що випромінює світло (флюоресценція) під дією електронів. Підігрівач, катод і керуючий електрод, обидва анода утворюють так звану електронну гармату.

Як джерело електронів використовується підігрітий катод трубки. Інтенсивність електронного пучка і яскравість світлової плями на екрані регулюються зміною від'ємного зміщення на керуючому електроді, що виконує таку саму функцію, як і сітка електронної лампи.

Керуючий електрод і система анодів утворюють фокусуючу систему. На рис. 7 штриховою лінією вказана траєкторія електронів, а суцільними тонкими лініями - еквіпотенціальні поверхні електричного поля, що утворюються при подачі додатної напруги на аноди трубки. Потенціал першого анода беруть звичайно в кілька разів меншим від потенціалу другого анода. Різниця потенціалів "другий анод - катод" може бути кілька кіловольт.

Рис. 7.

Дія відхиляючих пластин пов'язана з добре відомою взаємодією електричного поля і зарядженої частини, що рухається. Для дослідження напруг, що змінюються в часі, застосовуються обидві пари відхиляючих пластин. На вертикально відхиляючі пластини звичайно подається досліджувана напруга, що змінюється пропорційно часу, - так звана напруга розгортки.

Для дослідження повторюваних процесів на горизонтально відхиляючі пластини додають періодичну напругу, яка змінюється так, що промінь зміщується зліва направо пропорційно часу, а коли він доходить до правого краю екрану, то швидко повертається на лівий кінець екрана, після чого процес повторюється. Така напруга називається пилкоподібною. При вимкненій розгортці промінь перебував у центрі екрану. Для вироблення пилкоподібної напруги осцилограф мав спеціальний генератор розгортки.

Для спостереження періодичних і особливо швидкоплинних процесів дуже важливо діставати нерухоме зображення на екрані. Для цього необхідно, щоб період розгортки був кратний періоду досліджуваного коливання. Але досить точного співвідношення періодів додержати дуже важко через нестабільності генератора розгортки або досліджуваного коливання. Тому для примусового погодження періодів застосовують синхронізацію, тобто вибирають схему, при якій досліджувана напруга "нав'язує" свій період генератору розгортки. Якщо при цьому період власних коливань генератора розгортки майже дорівнює (майже кратний) періоду коливань досліджуваної напруга, то коливання генератора синхронізуються і проходять у такт з досліджуваною напругою.

Чутливість електронно - променевих трубок незначна: для відхилення променя потрібно десятки або навіть сотні вольтів. Тому при дослідженні малих напруг сигнал попередньо підсилюється підсилювачем, вмонтованим в осцилограф. Блок-схему електронного осцилографа зображено на рис. 8.

Органи керування осцилографом зв'язані з ручками потенціометрів і розміщені на передній панелі приладу у вигляді ручок, якими можна керувати електронним променем (яскравість, фокус, установка по горизонталі й вертикалі), генератором і підсилювачем розгортки (частота розгортки, підсилення ), підсилювачем досліджуваної напруги (підсилення ) і блоком синхронізації (синхронізація).

Для зручності складання схеми установки (рис. 9) всі основні вузли відімкнуті до магазину резисторів М (рис. 10).

Рис. 8.

Рис. 9.

Перемикачем можна змінювати ємність, що під'єднана до схеми. (табл. 1).

Таблиця 1

Положення перемикача 3	0	І	2	3	4	5	6
Ємність, мкф	0,38	0,41	0,81	1,02	І,6	2,42	6,25

Перемикачами 4-6 вмикають в схему резистори з опорами 0,1, ... ...100 Ом.

Рис. 10.

Для вивчення затухаючих коливань до магазину М під'єднують: до клем 1, 3 - змінну напругу 1…2 В; до клем 3, 4 - індуктивність і осцилограф. Для вивчення вимушених коливань складають схему, зображену на рис. 11.

Рис. 11.

Як джерело змушуючої ЕРС до клем 2, 3 під'єднують звуковий генератор, а змінну напругу І...2 В відмикають.