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[第四章信号调理处理和记录
光源 是一高压汞灯。它发出的光分两路行进。一路通过圆柱面透镜 、反射镜 射到具有2mm等间距横向条纹,借助这些条纹可以读出被记信号的幅值。另一光路是经圆柱面透镜 、反射镜 反射到振子G上。振子内有一小反射镜,再将光反射到 上,经圆柱透镜 聚焦在记录纸上成一光点。振子内小镜随被记电流大小而改变偏转角度,使光点左右移动,在纸带走动过程中画出被记录波形。若在振子G同一排位置放置多个振子,则可在同一记录纸上进行多路记录。 SC16型光线示波器的光学系统示意图 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 振子的机构原理如图b)。它的特性决定了光线示波器的特性。 2. 振子的特性 (1)运动方程 画一简图a) 图a) 振子工作原理简图 图b) 振子结构原理图 这是一单自由度扭振系统,在测量过程中信号电流通过振子线圈,其转动部分共受三个力矩作用。 如图a)所示,当电流 i 流经振子线圈时,线圈每边所受的电磁力为 式中 B-磁感应强度;n-线圈匝数;h-线圈高度。 1)与信号电流i 成正比的电磁力矩 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 线圈两边电流相反,受力相反,形成转矩 图a) 振子工作原理简图 式中:K为比例系数,与磁场强度B、线圈面积和匝数有关。 令 则 其大小和转角 成正比,方向与转角相反。表示为: 式中:G——张丝的扭转刚度(产生单位转角所需的力矩) 其大小与角速度 成正比,方向与角速度相反;表示为: 2)张丝的弹性恢复力矩 3)阻尼力矩 式中: ——扭转阻尼系数 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (2)静态特性 4)振子转动部分的惯性转矩 ( :转动部分的转动惯量) 根据力学平衡关系式可得到: 分别将 、 、 、 代入得振子转动部分的运动方程为: (4-4-1) 由上式可知,输入信号为电流 ,输出为转角 , 与 满足上式关系。显然,上式是一个二阶微分方程。因此,振子是一个二阶单自由度扭振系统。 当信号电流为直流I时,在达到稳态之后,I不变, 不变,则式(4-4-1)中 , ,故式(4-4-1)可改写为: Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 振子的动态特性直接反映示波器的动态特性。当振子通入交变信号电流时,小反射镜将左右偏转,形成反射光点沿记录纸宽度方向扫描,我们希望扫描规律与输入信号电流变化规律吻合,这样记录才不失真,换句话说,振子作为一个测量系统,其输入为电流,输出为转角,因而要求转角的幅值和相位不失真地反映信号电流的幅值和相位。严格说来这是无法实现的,一定会存在一定程度的失真,我们只能在掌握振子特性的基础上,正确地选用振子,力求把误差压在尽量小的范围内。 (4-4-2) 式中: ,( 很小时, ) 称为该振子的电流灵敏度。由式(4-4-2)可知,在静态情况下,线圈转角 与信号电流强度I成正比。 (3)动态特性 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 第四章 信号调理、处理与记录
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