Registro de procesos eléctricos mediante osciloscopios de haz de electrones

Aplicación de osciloscopios de rayos catódicos.

Un osciloscopio de haz de electrones es un dispositivo de medición multifuncional que le permite observar y registrar visualmente procesos eléctricos aleatorios, aperiódicos únicos y periódicos en el rango de frecuencia desde cero (corriente continua) hasta unidades de gigahercios. Además de la evaluación cualitativa de los procesos estudiados, el osciloscopio le permite medir:

• amplitud y valor instantáneo de corriente y tensión;

• parámetros temporales de la señal (ciclo de trabajo, frecuencia, tiempo de subida, fase, etc.);

• cambio de fase; frecuencia de señales armónicas (método de figuras de Lissajous y barrido circular),

• características de amplitud-frecuencia y fase, etc.

Un osciloscopio se puede utilizar como componente de un equipo de medición más complejo, por ejemplo, en circuitos puente como órgano nulo, en medidores de respuesta de frecuencia, etc.

La alta sensibilidad del osciloscopio determina la posibilidad de estudiar señales muy débiles, y la alta impedancia de entrada provoca su pequeño efecto sobre los modos de los circuitos estudiados. Por convención, los osciloscopios de cátodo se dividen en universales y de uso general (tipo C1), de alta velocidad y estroboscópicos (tipo C7), de memoria (tipo C8), especiales (tipo C9), de grabación con grabación en papel fotográfico (tipo H). Todos ellos pueden ser monohaz, doble y multihaz.

Osciloscopios de propósito general

Los osciloscopios universales son versátiles debido al uso de dispositivos reemplazables (por ejemplo, preamplificadores en C1-15). El ancho de banda es de 0 a cientos de megahercios, la amplitud de la señal investigada es de decenas de microvoltios a cientos de voltios. Los osciloscopios de propósito general se utilizan para estudiar procesos de baja frecuencia, señales de pulso. Tienen una banda de frecuencia de 0 a decenas de megahercios, la amplitud de la señal estudiada de unidades de milivoltios a cientos de voltios.

Osciloscopios de alta velocidad

Los osciloscopios de alta velocidad están diseñados para registrar señales de pulso únicas y repetitivas en una banda de frecuencia del orden de varios gigahercios.

Osciloscopios estroboscópicos

Los osciloscopios estroboscópicos están diseñados para examinar señales repetitivas de alta velocidad en el rango de frecuencia de cero a gigahercios, y la amplitud de la señal se examina de milivoltios a voltios.

Almacenamiento de osciloscopios

Los osciloscopios de almacenamiento están diseñados para registrar señales únicas y que se repiten con poca frecuencia. El ancho de banda es de hasta 20 MHz con la amplitud de la señal estudiada desde decenas de milivoltios hasta cientos de voltios. Tiempo de reproducción de una imagen grabada de 1 a 30 minutos.

Para registrar procesos rápidos y transitorios en papel fotográfico, se utilizan osciloscopios de haz de electrones con un método fotoóptico de transferencia del haz a un medio de grabación, por ejemplo H023. La alta velocidad de registro (hasta 2000 m / s) y una amplia gama de frecuencias registradas (hasta cientos de kilohercios) permiten el uso de estos osciloscopios, si es imposible utilizar aquellos con haces de luz que tienen una velocidad de registro relativamente baja y gama de frecuencias registradas. Las principales características técnicas de los osciloscopios H023 y H063 se encuentran en los libros de referencia.

Aplicación de osciloscopios de haz de luz.

Para obtener un registro visible de procesos rápidos, los más comunes son los osciloscopios de haz de luz con registro en papel fotográfico oscilográfico especial sensible a los rayos ultravioleta.

La principal ventaja de los osciloscopios de haz de luz es la capacidad de obtener un registro visible en coordenadas rectangulares en un amplio rango dinámico (hasta 50 dB). La banda de frecuencia de funcionamiento de los osciloscopios de haz de luz no supera los 15 000 Hz, la velocidad máxima de registro para los osciloscopios de haz de luz es de hasta 2000 m/s, para haces de luz electrográficos iluminados 6-50 m/s. Para la observación y registro simultáneos de varios procesos eléctricos, los osciloscopios tienen varios galvanómetros oscilográficos (generalmente un sistema magnetoeléctrico), cuyo número puede llegar a 24 (en un osciloscopio H043.2) y más.

La oscilografía se puede realizar en papel fotográfico UV o película fotográfica con revelado fotográfico químico.La oscilografía en papel UV se realiza mediante una lámpara de mercurio con desarrollo de luz directa, lo que acelera significativamente el proceso de oscilografía, y se utiliza en los casos en que se necesita obtener, por ejemplo, un oscilograma de prueba. La desventaja del papel fotográfico UV es que los oscilogramas obtenidos en él pierden contraste con el tiempo debido al oscurecimiento del fondo. La sensibilidad del papel fotográfico y el brillo de la iluminación deben seleccionarse tan altos como la velocidad de la oscilografía y establecerse tomando oscilogramas de prueba.

Los osciloscopios suelen estar equipados con galvanómetros con diferentes bandas de frecuencia operativas. Cuando se utilice un galvanómetro cuya frecuencia de operación se desconozca, el límite de frecuencia superior puede tomarse igual a la mitad de la frecuencia natural del galvanómetro. La frecuencia natural del galvanómetro se indica con un guión después de la designación del tipo. Se utilizan cajas de derivación estándar y resistencias adicionales para limitar la corriente de funcionamiento del galvanómetro. Para casos oscilográficos de altas corrientes (más de 6 A) o altas tensiones (más de 600 V), se suelen utilizar transformadores de medida.

Para obtener la oscilación más grande del haz en el oscilograma (70-80% del ancho del papel utilizado), debe elegir un galvanómetro cuya corriente de operación esté cerca del máximo.

Los tipos de osciloscopios de haz de luz más utilizados y sus datos técnicos básicos se encuentran en libros de referencia.