Осцилограф
Зміст
Загальний опис (принцип дії)
Прилад використовують для демонстрування на екрані за допомогою запису світловим зайчиком кривих змінного і пульсуючого струму, демонстрування зсуву фаз, демонстрування струмів, модульованих мікрофоном. Осцилограф складається з підковоподібного постійного магніту, між полюсами якого розміщено котушку. Через круглий отвір кришки у котушки введено вібратор в ебонітовій запобіжній трубці. Пересуваючи котушку вздовж її горизонтальної осі, можна змінювати чутливість осцилографа. Пружина, встановлена між магнітом і каркасом катушки, забезпечує плавність руху котушки. Виводи котушки припаяні до двох клем. Вібратор складається з осі - тонкого сталевого дроту, на якій закріплена дзеркальце і невелика залізна пластина. Вісь затиснуто у гумових прикладках за допомогою гайки. Гумові прикладки повертають коливальну систему у вихідне положення і усувають власні коливання рухомої системи. Коливання зайчика помітні на екрані при мінімальному струмі 50-100 ма. Найбільший допустимий струм 300 ма. Для роботи неохідні точкове джерело світла, обертове дзеркало, лінзи та діафрагми. Світло за допомогою короткофокусної лінзи спрямовують на дзеркальце осцилографа. Відбившись від дзеркальця, пучок світла падає на обертове дзеркало і відбивається від нього на екран. Належної амплітуди зайчика добиваються, переміщуючи котушки і змінюючи струм у ній. Треба оберігати прилад від сильних поштовхів, не перевантажувати його значним струмом, зберігати його в упаковці.
Осцилограф шлейфовий' Прилад використовують для демонстрування зміни електричних величин з часом шляхом спостереження руху легких механічних систем. Прилад має електромагніт, між полюсами якого натягнуто довгу вузеньку петлю, виготовлену з тонкого дроту. Петлю змонтовано на вузенькій ебонітовій панелі, яка прикріплена гвинтами до штатива приладу. Кінці петлі притиснуті гвинтами, сполученими х кленами для вмикання струму в петлю приладу. Праворуч петля утримується на ролику, який можна за допомогою гвинта з гайкою плавно пересувати, змінюючи ти самим натяг обох дротин петлі. До серелини петлі прикріплено невелике дзеркальце. Петлю разом з дзеркальцем називають шлейфом. Якщо пропускати змінний струм уздовж шлейфа приладу,то внаслідок протилежних напрямів струму у витках шлейфа, дзеркальце коливатиметься навколо середньої лінії з частотою струму. Величина струму, що пропускається через шлейф, і напруженість магнітного поля між полюсами електромагнітів визначатимуть величину кута максимального відхилення дзеркальця.Для демонстрування коливань змінного струму слід використати проекційний ліхтар,обертове дзеркало і фокусуючу лінзу. Випускають також осцилограф, що мають не один, а два або декілька шлейфів, що дає можливість досліджувати одночасно два кола змінного струму, зсув фаз між струмом і напругою в колі зємністю і самоіндукцією тощо.
Історична довідка
Вперше прилад був створений французьким вченим Андре Блонделем в 1893 році. Це був власноруч збудований магнітоелектричний осцилограф з біфілярним підвісом. Цей прилад дозволяв реєструвати значення електричних величин, таких як інтенсивність змінних струмів, на рухомій стрічці записи за допомогою чорнильного маятника, приєднаного до котушки. По причині того, що при роботі використовувалися відразу декількох механічних пристроїв, перші осцилографи були не надто точними і мали дуже малу смугу пропускання, в діапазоні 10-19 кГц. По справжньому осцилографи еволюціонували з появою електронно-променевої трубки (CRT), яку винайшов в 1897 році німецький фізик Карл Браун. A.C. Cossor - британська компанія, яка першою в світі адаптувала цю технологію представила в 1932 році перший осцилограф на ЕПТ.
По закінченню Другої світової війни вимірювальні прилади, а з ними, відповідно, і осцилографи, розвивались у всіх частинах світу, але в першу чергу це було помітно в Європі та Америці. У 1946 році Говард Воллюм і Мелвін Джек Мердок заснували компанію Tektronix, яка з часом стала світовим лідером в осцилографії. У тому ж році Воллюм і Мердок винайшли свій перший осцилограф із так званою «чекаючою розгорткою» - вони використали цю технологію в Tektronix Model 511, яка мав смугу пропускання 10 МГц. Принцип дії цього приладу був заснований на використанні катодної електронно-променевої трубки. Чекаюча розгортка в осцилографі - це розгортка, яка спрацьовує тільки під час протікання спостережуваного електричного імпульсу.
У 1950-х роках практично у всіх технічно розвинених країнах стали виробляти ці прилади, завдяки чому осцилографи перетворилися в універсальний інструмент для вимірювань. Смуга пропускання і точність осцилографів стрімко збільшувалися, спочатку з появою перших промислових аналогових моделей.
У 80-х роках XX століття американська фірма LeCroy Corporation почала виробництво перших цифрових осцилографів. 1985 рік можна з упевненістю назвати однією з ключових точок в історії розвитку осцилографії. Саме цього року для дослідницького центру CERN був розроблений перший у світі цифровий запам'ятовуючий осцилограф. Створенням цього приладу керував Уолтер ЛеКрой (Walter LeCroy), засновник компанії LeCroy.
Технічні характеристики
Характеристик у відповідності зі стандартами осцилограф характеризується наступними параметрами: робочою частиною екрану; мінімальної частотою проходження розгортки; товщиною ліній променя електронно-променевої трубки; допускаються сумарним значенням постійного і змінного напруг на входах; максимально допустимим значенням амплітуди досліджуваного сигналу; мінімальним значенням і мінімальної тривалістю досліджуваного сигналу, при якому забезпечується клас точності осцилографа; дрейфом нуля підсилювачів; запізненням початку розгортки щодо сигналу синхронізації (для осцилографів без лінії затримки); можливістю синхронізації (зовнішньої, внутрішньої); різницею фаз між каналами; наведеннями з каналу на канал; конструктивними характеристиками (маса, габарити, харчування, кліматичні умови і т. д.).
Сфера застосування
Поряд з мультиметром, осцилографи можна вважати найбільш поширеними контрольно-вимірювальними приладами в багатьох технічних галузях виробництва і наукових досліджень, або ж при вирішенні різних завдань поставлених перед користувачем.
Фото, відео-матеріали
Список використаних джерел
Мамчур Дмитро. Осцилограф: історія і класифікація.
Каталог наочних приладів з фізики. За загольною редакцією Л.В. Черкашина
