Регистрирующие устройства
В простейшем случае регистрирующий орган (перо) прибора непосредственно соединен с подвижной частью измерительного механизма. При вращательном движении подвижной части измерительного механизма регистрирующий орган перемещается по дуге окружности.
В приборах, использующих прямоугольно-координатные диаграммные ленты, регистрирующий орган соединён с подвижной частью измерительного механизма через спрямляющее устройство кулисного типа.
Для получения развертки во времени диаграммные ленты необходимо перемещать с определенной скоростью. Это осуществляется лентопротяжным механизмом. Механизм состоит из двигателя протяжки с редуктором, на валу которого непосредственно или через передачу крепится ведущий барабан, зубцы которого входят в перфорацию диаграммной ленты. Диаграммная бумага сматывается с подающего барабана и наматывается на приемный барабан. Последний связан с ведущим барабаном шкивом. Изменяя передаточное число редуктора перестановкой сменных шестерен, добиваются нужной скорости протяжки. Скорость протяжки выбирается в зависимости от максимально возможной скорости изменения регистрируемой величины.
В приборах с круговой диаграммой протяжка осуществляется вращением ведущего диска, на котором крепится диаграмма, с постоянной скоростью 1 об/сутки.
Самопишущие приборы прямого действия.
Большинство выпускаемых промышленностью регистрирующих приборов является самописцами прямого действия: у них перемещение регистрирующего органа пропорционально измеряемой величине.
Самописцы выпускаются магнитоэлектрических и ферродинамических систем: у них измерительные механизмы обладают сравнительно большим вращающим моментом. Для повышения чувствительности самописцы могут иметь встроенные усилители. Как правило, самописцы, кроме регистрирующего органа, содержат отсчетное устройство для визуальной индикации результата измерений. Классы точности самописцев определяются по основной приведенной погрешности, которая находится не по показаниям, а по записи. При применении чернильной записи и диаграммных лент шириной 100 мм, классы точности самопишущих приборов - от 1,0 до 2,5, а запас чернил рассчитан на несколько суток (от 3 до 30) непрерывной работы. Лентопротяжные механизмы обеспечивают перемещение диаграммы со стандартными значениями скорости 20, 60, 180, 600, 1800, 5400 мм/час.
Выпускаются стационарные самопишущие амперметры и вольтметры постоянного и переменного токов, однофазные и трехфазные ваттметры и варметры, частотомеры и фазометры.
В качестве переносных многодиапазонных самописцев выпускаются магнитоэлектрические и выпрямительные самописцы с усилителями‚ имеющие чувствительность по току милли и микроампер, а по напряжению - - милливольт.
Светолучевой осциллограф.
Светолучевые осциллографы относятся к приборам прямого действия. В этих приборах регистрация измеряемых величин производится световым лучом или ультрафиолетовым лучом на специальном фоточувствительном носителе (фотобумаге или фотоленте), не имеющем диаграммной сетки.
Достоинства светолучевого осциллографа по сравнению с самописцами: возможность регистрации значительно большего числа сигналов одновременно и более широкий диапазон частот исследуемых сигналов – от 0 до 30 кГц.
Достоинства светолучевого осциллографа по сравнению с электроннолучевым осциллографом: получение документа регистрации и возможность одновременной регистрации большого (несколько десятков) числа сигналов. Основной недостаток - ограниченность частотного диапазона: 30 кГц в лучших образцах светолучевых осциллографов.
Световой осциллограф содержит следующие основные функциональные узлы: магнитный блок с осциллографическими гальванометрами, оптическую систему, развертывающее устройство,
отметчик времени и лентопротяжный механизм.
Измерительной частью светолучевого осциллографа является магнитоэлектрический гальванометр со световым указателем. Для всех гальванометров (а их используется несколько - по числу каналов измерения) установлен один сильный подковообразный магнит. Гальванометры выполнены в виде вставок, устанавливаемых в ряд в зазоре магнита. Осциллографический гальванометр-вставка представляет собой подвижную часть магнитоэлектрического измерительного механизма в виде миниатюрной рамки на растяжках, помещенной в металлический немагнитный корпус. Чем больше число витков рамки гальванометра, тем выше чувствительность, но хуже частотные свойства. Поэтому в комплект осциллографа входят различные гальванометры, выбор которых производится в зависимости от условий измерения. Сначала выбирают гальванометр по частоте исследуемого сигнала. Так, для регистрации сигналов, форма которых близка к прямоугольной, рабочая частота гальванометра должна быть не менее, чем в 10 (а лучше в 20) раз больше частоты основной гармоники сигнала. При регистрации синусоидальных сигналов рабочая частота гальванометра должна быть того же порядка, что и частота сигнала.
После выбора гальванометра по частотным свойствам производят окончательный выбор с учетом его чувствительности.
Успокоение рамки гальванометра - жидкостное (корпус заполнен прозрачной жидкостью) и магнитоэлектрическое.
В корпусе гальванометра имеется прозрачное окно для светового луча, падающего на миниатюрное зеркало, закрепленное на рамке гальванометра.
Оптическая система светового осциллографа показана рис.7.1.Свет от лампы накаливания Л, проходя через систему линз и призм, попадает на зеркало осциллографического гальванометра ОГ. Отразившись, луч света через систему линз и призм попадает на фотоноситель Н, перемещаемый с заданной скоростью лентопротяжным механизмом. При колебании подвижной части ОГ световое пятно совершает поперечные колебания на носителе, вызывая засвечивание светочувствительного слоя. На носителе возникает развернутая во времени осциллограмма изменения исследуемого сигнала. Одновременно на носитель может попадать несколько световых лучей ( по числу установленных в магнитный блок ОГ ).
Для возможности визуального наблюдения исследуемого сигнала часть луча отбирается при помощи зеркала З и попадает на вращающийся зеркальный призматический барабан Б. Этот барабан осуществляет развертку луча вдоль экрана Э из матового стекла.
Отметчик времени представляет собой прерыватель вспомогательного светового луча, падающего на край фотоносителя Н. Прерывание осуществляется вращающейся крыльчаткой, кинематически связанной с двигателем лентопротяжного механизма. Таким образом, на
фотоноситель наносятся световые отметки в виде точек, чередующихся с известным интервалом.
При расшифровке осциллограммы для определения значения входного тока отклонение соответствующей точки осциллограммы от нулевой линии умножают на чувствительность примененного в данном канале гальванометра с учетом длины светового луча в данном осциллографе.
Э
 |
Л
Б
Н
ОГ
З
Рис. 7.1. Оптическая часть светолучевого осциллографа.