Самопишущие приборы.
Самопишущие приборы представляют собой приборы с нормированной погрешностью и предназначены для измерений и записи контактным способом электрических сигналов с функциональной зависимостью х = /(у). Наибольшее распространение получили самопишущие приборы для регистрации электрических параметров как функций времени.
Самопишущие приборы подразделяются на приборы прямого и следящего преобразования. В приборах первого вида регистрируемый сигнал после усиления непосредственно воздействует на измерительный механизм. В приборах второго вида регистрируемый сигнал уравновешивается сигналом обратной связи, снимаемым с устройства, преобразующего угловую координату измерительного механизма в напряжение. Таким образом, положение подвижной системы и связанного с ней органа записи является линейной функцией входного сигнала. Частотный диапазон приборов не нормируется. Практически частота регистрируемого процесса не должна превышать 1 Гц.
В последние годы получили распространение быстродействующие самопишущие приборы (БСП), предназначенные для измерения и записи по одному или нескольким каналам мгновенных значений изменяющегося электрического тока или напряжения. Отличительными особенностями БСП являются: отсутствие шкал для визуального отсчета показаний, сравнительно узкое по ширине поле записи (не более 50 мм), наличие специальных измерительных механизмов с большим вращающим моментом. БСП позволяют регистрировать сигналы, изменяющиеся с частотой до 100—150 Гц, т. е. могут применяться при исследовании различных динамических процессов, для регистрации аварийных режимов и тому подобное.
Отечественной промышленностью выпускаются самопишущие приборы, производящие запись с помощью чернил на диаграммной бумаге в прямоугольных или криволинейных координатах. Технические характеристики самопишущих приборов приведены в [1.7,1 Л1].
Двухкоординатные самопишущие приборы (ДСП), называемые также графопостроителями, предназначены для вычерчивания кривых функциональных зависимостей физических величин типа у = f(x), У = f(t), преобразованных в сигналы постоянного или переменного синусоидального напряжения, в прямоугольной системе координат или в двоичном коде. ДСП выпускаются двух видов: с вводом аналогового сигнала — в планшетном исполнении; с вводом кодовых сигналов -г в планшетном и барабанном исполнениях. Запись осуществляется на бумаге с помощью чернильного пера капиллярного или волоконного типа. Технические характеристики ДСП приведены в [1.7,7.22].
Самописцы уровня (СУ) предназначены для непрерывной записи уровня переменного (среднеквадратического, среднего или пикового значений) или медленно изменяющегося постоянного напряжения. Запись осуществляется в прямоугольных координатах на поступательно движущейся бумажной ленте в линейном или логарифмическом масштабе. В некоторых СУ предусмотрена возможность записи полярных диаграмм, а для записи используются чернильный и резцовый способы. Резцовый способ заключается в процарапывании тонкого мягкого слоя на специальной бумаге корундовой иглой до черной, цветной или прозрачной основы. Технические характеристики СУ приведены в [1.11,7.13, 7.21, 7.22].
Все самопишущие приборы оснащаются различными вспомогательными устройствами для связи с внешней аппаратурой.
Осциллографы
Светолучевые осциллографы (СО) предназначены для наблюдения и записи по одному или нескольким каналам мгновенных значений электрических величин, соответствующих быстроизменяющимся процессам в диапазоне частот от 0 до 30 кГц. Запись измеряемых параметров на носитель информации (ультрафиолетовую или фотографическую бумагу, фотопленку) осуществляется световым лучом, отклоняемым с помощью подвижной части осциллографического гальванометра. В современных СО применяют гальванометры-вставки, которые имеют небольшие размеры (в корпусе расположена только подвижная часть), легко заменяются и предназначены для установки в общей магнитной системе СО. Технические характеристики СО и гальванометров-вставок приведены в [1.7, 1.11]. СО обычно снабжаются набором гальванометров различных типов, отличающихся друг от друга частотой собственных колебаний, чувствительностью по току, рабочей полосой частот, наибольшим допустимым током и т. д. Эти данные позволяют выбрать наиболее подходящий к условиям эксперимента тип гальванометра.
Электронно-лучевые осциллографы (ЭО) широко применяются в различных областях. Главными достоинствами ЭО по сравнению с СО являются возможность исследования высокочастотных периодических и кратковременных процессов, протекающих однократно, и ничтожно малое потребление мощности от источника сигнала. В ЭО электрические сигналы, пропорциональные изменению исследуемых величин, поступают на взаимно перпендикулярные отклоняющие пластины осциллографической электронно-лучевой трубки, и на экране трубки наблюдают, измеряют или фотографируют графическое изображение.
Большинство ЭО универсального назначения построено по схеме, приведенной на рис. 1.19, в которую входят следующие части: электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), содержащая системы отклонения луча по вертикали, горизонтали, фокусировки и управления током луча;
канал вертикального отклонения луча (канал У), включающий входные цепи, предварительный усилитель, линию задержки и оконечный усилитель;
канал горизонтального отклонения луча (канал X), включающий генератор Г временной развертки, устройство синхронизации и запуска развертки и оконечный усилитель;
канал управления лучом по яркости (канал Z); встроенные калибраторы для калибровки коэффициентов усиления каналов У и X;
блок питания БП осциллографа.
К основным характеристикам ЭО, определяющим его эксплуатационные возможности относятся:
коэффициент отклонения (В/см или В/дел) — отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча, вызванного этим напряжением;
Рис. 1.19. Универсальный электронно-лучевой осциллограф
полоса пропускания, т. е. диапазон частот входного сигнала, при котором коэффициент отклонения уменьшается не более чем на 3 дБ относительно коэффициента отклонения на опорной частоте;
коэффициент развертки (с/см или с/дел), т. е. отношение времени нарастания к отклонению луча, вызванного напряжением развертки за это время;
скорость записи, т. е. скорость перемещения луча по экрану, при которой обеспечивается фотографирование или запоминание однократного сигнала.
Кроме универсальных ЭО промышленностью выпускаются запоминающие, стробоскопические, скоростные и некоторые другие виды специализированных осциллографов. Для исследования одновременно двух или более процессов используются многолучевые ЭО, а также многоканальные электронные коммутаторы, встраиваемые в тракте вертикального отклонения. Наибольшими функциональными возможностями обладают ЭО со сменными блоками в трактах вертикального и горизонтального отклонения.
Типы некоторых ЭО и их характеристики приведены в [1.8].
