光线示波器的工作原理主要基于电、磁、光和机械系统的综合作用,其详细过程如下:
一、基本组成
光线示波器主要由测量部分和记录部分组成。测量部分包括磁电系振子(也称为振动子)和光学系统,而记录部分则涉及感光记录纸及其传动机构。
二、工作原理
振动子系统:
振动子系统是光线示波器的核心部件,由振动子、磁系统和调节装置组成。振动子通常由线圈、张丝、支承、小反射镜等部件构成。
当被测电流信号通过振动子中的线圈时,线圈在磁场中受到电磁转矩的作用,从而带动小反射镜一起偏转。这种偏转是电流信号转换为光信号的关键步骤。
光学系统:
光源(如白炽灯或高压水银灯)发出的光束经过透镜聚焦后,照射到振动子上的小反射镜上。
小反射镜将光束反射并聚焦于感光记录纸上,形成光点。随着振动子的偏转,光点在感光纸上作横向直线运动。
记录过程:
感光记录纸在传动机构的驱动下作恒速纵向移动,以反映时间的变化。
光点的偏移和移动速率与被测电流信号及其变化率有关,因此在感光纸上记录的曲线就是输入电流随时间的变化过程。
时间标记:
为了减小由于纸速变化所带来的时间标尺变化的影响,光线示波器通常采用定时闪光装置在记录纸上描出时标线。这些时标线能够帮助确定图象中的时间量。
三、特点与优势
高工作频率:光线示波器的工作频率较高,可达10000赫,远高于一般笔式记录仪和喷射式记录仪。
无惯性记录:光束记录无惯性,光记录无摩擦,且可通过增加光臂长度的方法来提高光学的放大作用。
多参数记录:光线示波器可安装多个振子(可达60个),通过调整各光点位置,可实现多项变量的同时记录或交叉记录。
广泛适用性:被测参数不仅限于电流或电压等电量,还可通过转换为电量的方式测量各种非电量,如应力、应变、扭矩和振动等。
综上所述,光线示波器通过振动子系统将电流信号转换为光点的横向往动,并在等速移动的感光记录纸上记录下被测信号的波形,从而实现对信号的分析和测量。
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