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第6章 显示记录装置 * * * * 学习目标 学习重点 了解各种显示记录装置工作原理及适用场合。对于检流计式记录仪中的光线示波器，要定性掌握其（振子的）动态特性，能应用所学知识对其特性进行分析，根据所记录信号正确选用示波器的振子，实现信号的不失真记录。 1. 伺服式记录仪和检流计式记录仪的工作原理。 2. 光线示波器振子（检流计式记录仪）的动态特性及其正确选用。 6.1 伺服式笔式记录仪 ■ 工作原理 ■ 特点 ● 是一种记录电压信号的电位计式记录仪，属于零位平衡式伺服系统。 ● 记录幅值的精度较高，误差一般不超过满量程的0.2%~0.5% 。 ● 因其运动部分的机械惯性较大，故只能记录变化缓慢的低频信号（一般在10Hz以下）。 X-Y函数记录仪 6.2 检流计式笔式记录仪 ■ 工作原理 通电线圈在磁场中受力而产生偏转，从而将输入（被记录）电流的变化转换为记录笔的位移变化。 ■ 动力学分析 电磁力矩 阻尼力矩 游丝反力矩 ——游丝的扭转刚度系数 ——转动惯量 ——阻尼系数 ——常数 ——输入 ——输出 ■ 传递函数 ■ 特点 ● 检流计式笔录仪是一个二阶系统。为实现信号的不失真记录，应满足 且 。 ● 因转动惯量较大及游丝刚度较小，因此固有频率较低，加上摩擦，因此其可记录信号的频率也比较低， 通常≤100Hz。 ——静态灵敏度 ——固有频率 ——阻尼比 各种笔式记录仪 6.3 光线示波器 由于运动部件的惯性较大以及机械摩擦的存在，前面两种笔式记录仪可记录信号的频率都比较低。为了改善记录仪的动态特性，人们发明了光线示波器。光线示波器也是一种检流计式记录仪，它用一个转动惯量较小的振子取代了检流计式笔录仪的动圈部分，同时用“光笔”取代了机械笔，由于 ，从而使其具有较高的固有频率，可以实现对高频（最高可达10kHz）信号的不失真记录。 ■ 工作原理 ■ 特点 ● 光线示波器（的振子）也是一个二阶系统，其动态特性与检流计式笔式记录仪相似。为实现信号的不失真记录，也应满足 且 。 ● 选择振子的依据是其固有频率，应满足上面的条件。 ● 固有频率较高的振子（ ）的阻尼主要由油阻尼产生，固有频率较低的振子（ ）的阻尼主要由电磁阻尼产生。 SC-16型光线示波器 6.4 磁带记录仪 6.4.1 磁带记录仪的组成 磁带记录仪的基本组成 6.4.2 磁带记录仪的记录方式 磁头的结构 1. 模拟记录方式 ■ 直接记录方式 ■ 调制记录方式 2. 数字记录方式 SONY 多通道数字式磁带机 磁带记录仪 ■ 特点 ● 工作频带宽，可记录直流信号及数兆赫兹的交流信号。 ● 所记录的信息可长久保存，必要时可实现信号的重放。 ● 能同时记录多路信号，在工作频带内可保证这些信号之间的时间和相位关系。 ● 具有变换信号时基（时间尺度）的能力。 ● 既可记录模拟信号，也可记录数字信号。 ● 记录速度快，记录数字信号时可高达1MB/s。 ● 可以和计算机配合，进行大量复杂的数据处理、分析。 6.5 数字存储示波器 ■ 工作原理 数字存储示波器 ■ 工作方式 模拟方式：象传统示波器一样工作，此时工作频带不受A/D转换器转换速度的影响，可以高达100MHz； 存储方式：信号经A/D转换后被存储起来，经D/A转换、波形重构、功率放大，在CRT上显示出重构后的波形。 ● 信号算术运算 ● 多窗口工作模式 ● 波形参数的自动测量 ● 数字信号处理 ● 通信接口 ● 记录信号波形的硬拷贝 ■ 特点 本章小结 传统的显示记录装置是伺服式记录仪和检流计式记录仪。伺服式记录仪由于机械传动系统的存在而只能记录变化缓慢的信号，检流计式记录仪由于固有频率及灵敏度较高，因此可以记录频率较高的信号。光线示波器一种检流计式记录仪，其核心部件是振子，它具有二阶系统的特性。通过选用适当的振子可以保证不失真地记录信号。近年来出现的数字存储示波器，通过微处理器、存储器等实现信号的数据采集，除了能实现基本的显示记录功能外，还能以数字方式对信号进行存储、重构与回放、分析与处理，使之成为当今显示记录装置的主流。