光線示波器的工作原理主要基于電、磁、光和機械系統的綜合作用,其詳細過程如下:
一、基本組成
光線示波器主要由測量部分和記錄部分組成。測量部分包括磁電系振子(也稱為振動子)和光學系統,而記錄部分則涉及感光記錄紙及其傳動機構。
二、工作原理
振動子系統:
振動子系統是光線示波器的核心部件,由振動子、磁系統和調節裝置組成。振動子通常由線圈、張絲、支承、小反射鏡等部件構成。
當被測電流信號通過振動子中的線圈時,線圈在磁場中受到電磁轉矩的作用,從而帶動小反射鏡一起偏轉。這種偏轉是電流信號轉換為光信號的關鍵步驟。
光學系統:
光源(如白熾燈或高壓水銀燈)發出的光束經過透鏡聚焦后,照射到振動子上的小反射鏡上。
小反射鏡將光束反射并聚焦于感光記錄紙上,形成光點。隨著振動子的偏轉,光點在感光紙上作橫向直線運動。
記錄過程:
感光記錄紙在傳動機構的驅動下作恒速縱向移動,以反映時間的變化。
光點的偏移和移動速率與被測電流信號及其變化率有關,因此在感光紙上記錄的曲線就是輸入電流隨時間的變化過程。
時間標記:
為了減小由于紙速變化所帶來的時間標尺變化的影響,光線示波器通常采用定時閃光裝置在記錄紙上描出時標線。這些時標線能夠幫助確定圖象中的時間量。
三、特點與優勢
高工作頻率:光線示波器的工作頻率較高,可達10000赫,遠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的放大作用。
多參數記錄:光線示波器可安裝多個振子(可達60個),通過調整各光點位置,可實現多項變量的同時記錄或交叉記錄。
廣泛適用性:被測參數不僅限于電流或電壓等電量,還可通過轉換為電量的方式測量各種非電量,如應力、應變、扭矩和振動等。
綜上所述,光線示波器通過振動子系統將電流信號轉換為光點的橫向往動,并在等速移動的感光記錄紙上記錄下被測信號的波形,從而實現對信號的分析和測量。
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