机械工程测试技术第5章显示记录装置.ppt

第5章 显示记录装置 Display Apparatus and Recording Apparatus 第5章 显示记录装置 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。能正确选用各种显示记录装置以实现信号的不失真记录。 学习目标 学习重点与难点 检流计式记录仪的动态特性。 重点 难点 检流计式记录仪的动态特性。 5.1 电位计式记录仪 5.2 检流计式记录仪 5.3 磁带记录仪 5.4 数字存储示波器 主要学习内容 显示记录装置用来显示、记录反映被测信号变化过程（本章主要介绍后者），它是测试系统中不可缺少的输出环节，其作用可归纳为两个方面： ● 显示测试系统所获取的信号，使之变成人们能够直接观察的图形； ● 保存测试系统所获取的信号，并使之能够借助其他仪器进行分析和重放。 显示记录装置的分类： ■ 显式记录仪和隐式记录仪 ■ 电位计式记录仪和检流计式记录仪 ■ 模拟式记录仪和数字式记录仪 电位计式记录仪用来记录己转化成电压的信号。在工业上和实验室中最常用的电位计式记录仪有电子电位差记录仪、自动平衡电桥记录仪和两维记录的X—Y函数记录仪等，它们基本上都是采用闭环零位平衡系统的伺服记录仪。 5.1 电位计式记录仪 Potentiometric Type Recording Instruments 5.1.1 一维电位计式记录仪 零位自动平衡记录仪原理 5.1.2 X-Y函数记录仪 电位计式记录仪的特点： ● 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）。 5.2 检流计式记录仪 Galvanometric Type Recording Instruments 检流计式记录仪用来记录已转换成电流的信号。这种记录仪的测量部分相当于一个动圈式磁电式检流计，用放在磁场中的线圈上的载流导线受的力来驱动记录头。实际测试中使用的检流计式记录仪有笔式记录仪和光线示波器等。记录头的划写部分有笔式、光束式、喷射式、热笔式等类型，记录介质有记录纸、感光纸或胶片、感热生色记录纸等类型。 5.2.1 检流计式笔式记录仪 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。 1. 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 ——阻尼系数 ——常数 ——输入 ——输出 线圈受三个力矩的作用： ——转动惯量 2. 传递函数 ——静态灵敏度 ——固有频率 ——阻尼比 检流计式记录仪为二阶系统！ 3. 检流计式笔录仪的特点 ● 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。 检流计式笔录仪 由于运动部件的惯性较大以及机械摩擦的存在，前面介绍的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。 5.2.2 光线示波器 1. 工作原理 SC-16型光线示波器 2. 光线示波器的特点 ● 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 。 ● 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。 ● 选择振子的依据是其固有频率，应满足上面的条件。 5.3 磁带记录仪 Magnetic Tape Recorder 磁带记录仪是利用磁性材料的磁化现象进行记录的仪器。它具有以下特点：信息密度高、容量大、频率范围宽；信息能长期保存在磁带上，可在任何需要的时候重放；并且具有改变时基的功能，可根据测量对象变化过程和研究的需要对高频信号采用快速记录、