光線示波器的工作原理主要基于電、磁、光和機(jī)械系統(tǒng)的綜合作用,其詳細(xì)過程如下:
一、基本組成
光線示波器主要由測(cè)量部分和記錄部分組成。測(cè)量部分包括磁電系振子(也稱為振動(dòng)子)和光學(xué)系統(tǒng),而記錄部分則涉及感光記錄紙及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
二、工作原理
振動(dòng)子系統(tǒng):
振動(dòng)子系統(tǒng)是光線示波器的核心部件,由振動(dòng)子、磁系統(tǒng)和調(diào)節(jié)裝置組成。振動(dòng)子通常由線圈、張絲、支承、小反射鏡等部件構(gòu)成。
當(dāng)被測(cè)電流信號(hào)通過振動(dòng)子中的線圈時(shí),線圈在磁場(chǎng)中受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用,從而帶動(dòng)小反射鏡一起偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)是電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的關(guān)鍵步驟。
光學(xué)系統(tǒng):
光源(如白熾燈或高壓水銀燈)發(fā)出的光束經(jīng)過透鏡聚焦后,照射到振動(dòng)子上的小反射鏡上。
小反射鏡將光束反射并聚焦于感光記錄紙上,形成光點(diǎn)。隨著振動(dòng)子的偏轉(zhuǎn),光點(diǎn)在感光紙上作橫向直線運(yùn)動(dòng)。
記錄過程:
感光記錄紙?jiān)趥鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下作恒速縱向移動(dòng),以反映時(shí)間的變化。
光點(diǎn)的偏移和移動(dòng)速率與被測(cè)電流信號(hào)及其變化率有關(guān),因此在感光紙上記錄的曲線就是輸入電流隨時(shí)間的變化過程。
時(shí)間標(biāo)記:
為了減小由于紙速變化所帶來的時(shí)間標(biāo)尺變化的影響,光線示波器通常采用定時(shí)閃光裝置在記錄紙上描出時(shí)標(biāo)線。這些時(shí)標(biāo)線能夠幫助確定圖象中的時(shí)間量。
三、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
高工作頻率:光線示波器的工作頻率較高,可達(dá)10000赫,遠(yuǎn)高于一般筆式記錄儀和噴射式記錄儀。
無慣性記錄:光束記錄無慣性,光記錄無摩擦,且可通過增加光臂長度的方法來提高光學(xué)的放大作用。
多參數(shù)記錄:光線示波器可安裝多個(gè)振子(可達(dá)60個(gè)),通過調(diào)整各光點(diǎn)位置,可實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)變量的同時(shí)記錄或交叉記錄。
廣泛適用性:被測(cè)參數(shù)不僅限于電流或電壓等電量,還可通過轉(zhuǎn)換為電量的方式測(cè)量各種非電量,如應(yīng)力、應(yīng)變、扭矩和振動(dòng)等。
綜上所述,光線示波器通過振動(dòng)子系統(tǒng)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為光點(diǎn)的橫向往動(dòng),并在等速移動(dòng)的感光記錄紙上記錄下被測(cè)信號(hào)的波形,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析和測(cè)量。
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