Registrazione di processi elettrici mediante oscilloscopi a fascio di elettroni

Applicazione degli oscilloscopi a raggi catodici

Un oscilloscopio a fascio di elettroni è un dispositivo di misurazione multifunzionale che consente di osservare e registrare visivamente processi elettrici casuali, singoli aperiodici e periodici nell'intervallo di frequenza da zero (corrente continua) a unità gigahertz. Oltre alla valutazione qualitativa dei processi studiati, l'oscilloscopio consente di misurare:

• ampiezza e valore istantaneo di corrente e tensione;

• parametri temporali del segnale (duty cycle, frequenza, tempo di salita, fase, ecc.);

• sfasamento; frequenza dei segnali armonici (metodo delle figure di Lissajous e scansione circolare),

• caratteristiche di ampiezza-frequenza e fase, ecc.

Un oscilloscopio può essere utilizzato come componente di apparecchiature di misurazione più complesse, ad esempio nei circuiti a ponte come organo nullo, nei misuratori di risposta in frequenza, ecc.

L'elevata sensibilità dell'oscilloscopio determina la possibilità di studiare segnali molto deboli, e l'elevata impedenza di ingresso provoca il suo scarso effetto sui modi dei circuiti studiati. Per convenzione, gli oscilloscopi catodici si dividono in universali e general purpose (tipo C1), ad alta velocità e stroboscopici (tipo C7), a memoria (tipo C8), speciali (tipo C9), a registrazione con registrazione su carta fotografica (tipo H). Tutti possono essere a raggio singolo, doppio e multiraggio.

Oscilloscopi generici

Gli oscilloscopi universali sono versatili grazie all'uso di dispositivi sostituibili (ad esempio, preamplificatori in C1-15). La larghezza di banda va da 0 a centinaia di megahertz, l'ampiezza del segnale investigato va da decine di microvolt a centinaia di volt. Gli oscilloscopi per uso generico vengono utilizzati per studiare processi a bassa frequenza, segnali di impulsi. Hanno una banda di frequenza da 0 a decine di megahertz, l'ampiezza del segnale studiato da unità di millivolt a centinaia di volt.

Oscilloscopi ad alta velocità

Gli oscilloscopi ad alta velocità sono progettati per registrare segnali di impulsi singoli e ripetitivi in ​​una banda di frequenza dell'ordine di diversi gigahertz.

Oscilloscopi stroboscopici

Gli oscilloscopi stroboscopici sono progettati per esaminare segnali ripetitivi ad alta velocità nell'intervallo di frequenza da zero a gigahertz, con l'ampiezza del segnale esaminato da millivolt a volt.

Stoccaggio di oscilloscopi

Gli oscilloscopi a memoria sono progettati per registrare segnali singoli e che si ripetono raramente. La larghezza di banda è fino a 20 MHz con l'ampiezza del segnale studiata da decine di millivolt a centinaia di volt. Tempo di riproduzione di un'immagine registrata da 1 a 30 minuti.

Per registrare processi veloci e transitori su carta fotografica, vengono utilizzati oscilloscopi a fascio di elettroni con un metodo foto-ottico di trasferimento del raggio su un supporto di registrazione, ad esempio H023. L'elevata velocità di registrazione (fino a 2000 m/s) e un'ampia gamma di frequenze registrate (fino a centinaia di kilohertz) consentono l'utilizzo di questi oscilloscopi, qualora sia impossibile utilizzare quelli con fasci luminosi che hanno una velocità di registrazione relativamente bassa e gamma di frequenze registrate. Le principali caratteristiche tecniche degli oscilloscopi H023 e H063 sono riportate nei manuali.

Applicazione degli oscilloscopi a fascio di luce

Per ottenere una registrazione visibile dei processi veloci, i più comuni sono gli oscilloscopi a fascio luminoso con registrazione su speciale carta fotografica oscillografica sensibile ai raggi ultravioletti.

Il vantaggio principale degli oscilloscopi a fascio di luce è la capacità di ottenere una registrazione visibile in coordinate rettangolari in un ampio intervallo dinamico (fino a 50 dB). La banda di frequenza operativa degli oscilloscopi a raggio di luce non supera i 15.000 Hz, la velocità massima di registrazione per gli oscilloscopi a raggio di luce è fino a 2000 m / s, per i raggi di luce illuminati elettrografici 6-50 m / s. Per l'osservazione e la registrazione simultanee di più processi elettrici, gli oscilloscopi dispongono di diversi galvanometri oscillografici (di solito un sistema magnetoelettrico), il cui numero può raggiungere 24 (in un oscilloscopio H043.2) e oltre.

L'oscillografia può essere eseguita su carta fotografica UV o pellicola fotografica con sviluppo fotografico chimico.L'oscillografia su carta UV viene eseguita da una lampada al mercurio con sviluppo di luce diretta, che velocizza notevolmente il processo oscillografico, e viene utilizzata nei casi in cui è necessario ottenere, ad esempio, un oscillogramma di prova. Lo svantaggio della carta fotografica UV è che gli oscillogrammi ottenuti su di essa perdono contrasto nel tempo a causa dell'oscuramento dello sfondo. La sensibilità della carta fotografica e la luminosità dell'illuminazione devono essere selezionate all'altezza della velocità dell'oscillografia e impostate prendendo oscillogrammi di prova.

Gli oscilloscopi sono generalmente dotati di galvanometri con diverse bande di frequenza operative. Quando si utilizza un galvanometro la cui frequenza operativa è sconosciuta, il limite di frequenza superiore può essere considerato pari alla metà della frequenza naturale del galvanometro. La frequenza naturale del galvanometro è indicata su di esso da un trattino dopo la designazione del tipo. Scatole di derivazione standard e resistori aggiuntivi vengono utilizzati per limitare la corrente operativa del galvanometro. Per i casi oscillografici di correnti elevate (superiori a 6 A) o tensioni elevate (superiori a 600 V), vengono solitamente utilizzati trasformatori di misura.

Per ottenere la massima oscillazione del raggio sull'oscillogramma (70-80% della larghezza della carta utilizzata), è necessario scegliere un galvanometro la cui corrente operativa sarà vicina al massimo.

I tipi più utilizzati di oscilloscopi a fascio di luce e i loro dati tecnici di base sono riportati nei libri di riferimento.