Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Завдання
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Зміст
Розділ I. Теоретичні відомості………………………………………………………………………….1
Основні характеристики фізичного ефекту………………………………1
Модель фізичного ефекту………………………………………………….4
Основні характеристики приладів………………………………………. 6
Основні параметри……………………………………………………….. 7
Класифікація та маркування…………………………………………….. 7
Застосування приладів…………………………………………………… 8
Перспективи розвитку приладів………………………………………… 8
Електронні аналагові осцилографи…………………………………… 10
Розділ II. Розрахункова частина………………………………………...……14
Порядок розрахунку чутливості…………………………………………14
Завдання для розрахунку…………….…………………………………...15
Розрахунок і кінцевий результат………………………………………...16
Розділ III. Завершення……………………………………………………….…18
Висновок…………..………………………………………………………18
Використана література…………………………………………………..19
Розділ I. Теоретичні відомості
1. Основні характеристики фізичного ефекту
Відхиляють системи з оптичної точки зору є електронними призмами. Ефект, аналогічний переломленню світлового променя при проходженні крізь призму, має місце при проходженні електронного променя в електричному
або магнітному полі.
Основними характеристиками є: (2)
Кут відхилення електронного променя-α. Визначається за формулами:
або магнітному полі.
Основними характеристиками є: (2)
Кут відхилення електронного променя-α. Визначається за формулами:
(2.1)
b) Абсолютна величина відхилення-зміщення плями на плоскому екрані-h
(2.2)
c) Чутливість по відхиленню-ε
(2.3)
2. Модель фізичного ефекту
Магнітна відхильна система служить для керування положенням променя в просторі. У трубках з магнітним керуванням відхиляюча система складається з двох пар відхиляють котушок, керуванням відхиляюча система складається з двох пар відхиляють котушок. Магнітна система, що відхиляє зазвичай містить дві пари котушок,
Рис.1. Траєкторія руху електронів в магнітній відхиляє системі.
надягають на горловину трубки і утворюють магнітні поля у взаємно перпендикулярних напрямках. Розглянемо відхилення електрона магнітним полем однієї пари котушок, вважаючи, що поле обмежено діаметром котушки і в цьому просторі однорідний. На рис.1 Силові лінії магнітного поля зображені йдуть від глядача перпендикулярно площині креслення. Електрон з початковою швидкістю V0 рухається в магнітному полі, вектор індукції. B якого нормальний до вектору швидкості V0, по колу з радіусом
(1)
По виході з магнітного поля електрон продовжує рух по дотичній до його криволінійної траєкторії в точці виходу з поля. Він відхилився від осі трубки на деяку величину z = L tg(. При малих кутах ( ( tg (; z ( L(.
Величина центрального кута ( = s/r ( l1/r, де s - крива, по якій рухається електрон в полі. Підставляючи сюди значення r, отримуємо:
(1.1)
Таким чином, відхилення електрона дорівнює:
(1.2)
Висловлюючи швидкість V0 електрона через напругу на аноді, отримуємо:
(1.3)
Враховуючи, що індукція магнітного поля пропорційна числу ампер-витків wI, можна записати:
(1.4)
Найпростішою електростатичною відхиленою системою є плоский конденсатор, що складається з двох паралельних пластин. Величину відхилення (зміщення плями на екрані) h при веденні до пластин конденсатора відхиляє напруги Uomк. Позначимо довжину пластин l, відстань між пластинами b і відстань від вихідного краю пластин до площини приймальника-екрану L '. Вважаючи полі між пластинами однорідним, замінимо коефіцієнт χ в рівнянні (5.3) на 1 / b. Тоді зміщення плями на екрані
(1.5)
де l 'L' = L-відстань від екрана до центру відхилення.
Неважко бачити, що дотична до параболічної траєкторії електронів, побудована з точки перетину параболи з площиною, що проходить через вихідне по краю пластин, перетне вісь на відстані 1 / 2 від країв конденсатора. Таким чином, у разі плоскопараллельних пластин відхиляють центр відхиленьня збігається з геометричним центром, що відхиляє.
/
Рис 1.1 Найпростіша система, що відхиляє
3. Основні характеристики приладів
Незалежно від типу і конструктивних особливостей до відхильних систем звичайно пред'являються наступні вимоги:
1) система повинна мати досить велику чутливість по відхиленню, тобто відхилення променя на задану величину (кута або лінійного зміщення в площині приймача) повинно відбуватися при можливо малій величині відхиляючого фактора - напруги або струму;
2) система повинна бути лінійною, тобто відхилення променя повинно бути пропорційно величині відхиляє чинника при будь-яких допустимих для даного приладу величинах кута відхилення або в будь-якій частині поверхності екрану;
3) система не повинна істотно порушувати фокусування пучка, тобто. сфокусований пучок повинен переміщатися відхиленою системою як одне ціле, форма і величина плями повинні залишатися приблизно незмінними в будь-якій частині поверхністі екрану. Наприклад, відхиляють системи кінескопів повинні забезпечувати великі (до 60 °) кути відхилення при збереженні лінійності і фокусування, що відхиляють системи високочастотних осцилографічних трубок повинні мати можливо меншою інерційністю, що в свою чергу призводить до необхідності мати малі величини ємності, індуктивності і.т.д. Однак жодна з наведених вимог практично не може бути виконано повністю, так як при відхиленні не на дуже малі кути (більше 10-15 °) стає помітним аберації відхилення - погіршується фокусування п'ятна на екрані. Відхиляють системи не є строго лінійними елементами, тому при великих кутах відхилення нарушається пропорційність між величинами відхилення і сигналу, що підводиться до системи. Чутливість по відхиленню також не може бути практично досить великий.
4. Основні параметри
Параметрами електронно-променевого приладу в деяких випадках є так звана питома чутливість, визнається як відношення чутливості по відхиленню до діаметру плями, або питома коефіцієнт відхилення, що має сенс величини відхиляє фактора, Необхідного для усунення промення на екрані на відрізок, рівний діаметру плями. Оскільки поняття діаметра плями умовно, питомі параметри є також умовними і характеризують не тільки відхиляючу систему, але і якість прожектора, що формує електронний промінь. Якість відхилення можна оцінити ще величиною наведеної чутливості е ', яка визначається як відношення чутливості за відхиленням до анодного (прискорює) напрузі:
(3)
5. Класифікація та маркування
В даний час застосовуються два типи магнітних відхиляють систем - з послідовно складаються і з паралельно складаються магнітними потоками. Системи з послідовно складаються потоками більш економічні, так як в цьому випадку для відхилення променя використовується порівняно велика частина запасається у котушках магнітної енергії. У системах з паралельно складаються потоками область відхилення пронизується тільки полем розсіювання, а більша частина енергії, запасна всередині котушок, не використовується для відхилення променя. Однак при паралельному складання потоків порівняно простіше отримати приблизно однорідне поле в більшій області. Магнітні відхильні системи часто класифікують також за конструктивними ознаками - розглядають системи без магнітопроводів, із зовнішніми магнітопроводами і з внутрішніми магнітопроводами. Описано також системи статорної типу, за конструкцією аналогічні статора електродвигуна. Такі системи високоефективні, але в них з-за наявності виражених зубців пластин муздрамтеатру при великих кутах відхилення сильно позначається неоднорідність поля. Крім того, такі системи складні у виготовленні. Системи статорної типу внаслідок зазначених недоліків не набули поширення.
6. Застосування приладів
Рівень розвитку передавальних електронно-променевих приладів визначає можливості існуючих телевізійних систем, а також спектр завдань, що вирішуються телевізійними засобами. Так, створення іконоскопом і суперіконоскоп дозволило розпочати телевізійне мовлення в другій половині 30-х років. Відикон відкрили еру промислового телебачення. Плюмбікони широкому впровадженню систем кольорового телебачення. З'єднання суперортикон з підсилювачами яскравості зображення виявилося перспективним для астрономічних та інших досліджень. Супервідікони знайшли застосування в космічній апаратурі. В даний час у зв'язку з розробкою мовної системи кольорового телебачення високої чіткості однією з найважливіших проблем розвитку передавальних електронно-променевих приладів є створення приладів з роздільною здатністю 2000 ліній і більше.
7. Перспективи розвитку приладів
Переваги і недоліки електростатичної і магнітної систем відхилення в ЕПТ. Відхилення променя магнітним полем у меншій мірі залежить від швидкості електрона, ніж для електростатичної системи відхилення. Тому магнітна система, що відхиляє знаходить застосування в трубках з високим анодним потенціалом, необхідним для отримання великої яскравості світіння екрана. До недоліків магнітних відхиляють систем слід віднести неможливість їх використання при відхиляють напругах з частотою більше 10 - 20 кГц, в той час як звичайні трубки з електростатичним відхиленням мають верхній частотний межа порядку десятків мегагерц і більше. Крім того, споживання магнітними відхиляють котушками значного струму вимагає застосування потужних джерел живлення. Перевагою магнітної системи, що відхиляє є її зовнішнє щодо електронно-променевої трубки розташування, що дозволяє застосовувати обертаються навколо осі трубки відхиляють системи. Істотним достоїнством магнітного відхилення є значно менші порівняно з електростатичним відхиленням аберації. У випадку електростатичного відхилення помітна де фокусування плями починає виявлятися при кутах відхилення більше 15-20 °, тоді як магнітне відхилення допускає відхилення променя на 50-60 ° зі збереженням достатньої роздільної здатності. Можна сказати, що питома чутливість при магнітному відхиленні значно менше залежить від кута відхилення, аніж за електростатичному відхиленні. Цим, зокрема, пояснюється широке застосування магнітних відхиляють систем в телевізійних приймальних трубках кінескопах з повним кутом відхилення променя до 120 °.
Порівнюючи електростатичне і магнітне відхилення, можна помітити, що перше з них значно більше економічно. У самому справі, електростатичне поле створюється в просторі без витрати потужності, тоді як для створення магнітного. Поля необхідно затратити енергію. Якщо припустити, що в області відхилення запасена однакова енергія як у елктро статистичним током, так і в магнітному полі, то величина відхилення електронного.
8.Електронні аналагові осцилографи
Відхильна система ЕПТ складається з двох пар пластин 6, 7, які розміщуються у взаємно перпендикулярних площинах. При подачі на будь-яку пару пластин напруги електронний промінь відхиляється у бік позитивно зарядженої пластини. Тому, змінюючи за допомогою потенціометрів R7 і R8 постійні напруги, які подаються на вертикально та горизонтально відхильні пластини, можна переміщувати світлову пляму в будь-яку точку екрана.
Зміщенням електронного променя по вертикалі на величину y від початкового положення під дією постійної напруги , яка прикладається до вертикально відхильних пластин, визначають чутливість ЕПТ до відхилення по вертикалі (ммВ): .
Аналогічно чутливість трубки по горизонталі (ммВ) визначається відхиленням х від початкового положення під дією напруги , яка прикладається до горизонтально відхильних пластин: .
Чутливість ЕПТ, що використовуються в універсальних осцилографах, складає 0,2...0,5 . Тому СКЗ напруги, яка подається на пластини, повинна бути не менше ніж 100...250 В, щоб викликати переміщення плями на екрані на 50 мм.
Канал вертикального відхилення (канал Y) призначається для підсилення або ослаблення досліджуваного сигналу, затримки його на якийсь час та перетворення в симетричну напругу. Канал Y включає в себе вхідний атенюатор, широкосмуговий підсилювач ШП, лінію затримки і підсилювач вертикального відхилення ПВВ, вихід якого під’єднується до пластин Y ЕПТ (Рис.6.49).
Досліджуваний сигнал ux(t) через Вхід Y подається на атенюатор або безпосередньо (відкритий вхід), або через розділювальний конденсатор С (закритий вхід). Якщо вхід відкритий, то в канал вертикального відхилення проходять як змінна, так і постійна складові сигналу. В противному разі через конденсатор С проходить тільки змінна складова сигналу. Вихідний сигнал атенюатора підсилюється широкосмуговим підсилювачем ШП і подається, по-перше, через лінію затримки і підсилювач вертикального відхилення ПВВ на вертикально відхильні пластини ЕПТ, і по-друге, в канал горизонтального відхилення променя для синхронізації генератора розгортки.
Рис.2. Структурна схема електронного осцилографа.
Лінія затримки затримує досліджуваний сигнал на час, необхідний для спрацювання каналу горизонтального відхилення, щоб рух променя уздовж горизонтальної осі починався раніше, ніж досліджуваний сигнал потрапить на вертикально відхильні пластини ЕПТ.
Канал горизонтального відхилення (канал Х) складається зі схем синхронізації та запуску, генератора розгортки і підсилювача горизонтального відхилення ПГВ.
Генератор розгортки виробляє напругу пилкоподібної форми, яка після підсилення подається на горизонтально відхильні пластини Х ЕПТ. За час прямого ходу розгортки напруга генератора зростає лінійно і електронний промінь з постійною швидкістю рухається по горизонталі на екрані ЕПТ. За час зворотного ходу напруга генератора змінюється від максимального до мінімального значення, і промінь дуже швидко перекидається до протилежного боку екрана ЕПТ. Після деякого часу блокування починається наступний такт прямого ходу розгортки. При необхідності генератор розгортки може бути відімкнутий і через Вхід X на горизонтально відхильні пластини ЕПТ може бути подана розгортальна напруга від зовнішнього джерела.
При наявності лінійної розгортки горизонтальна вісь екрана ЕПТ є віссю часу, а вертикальна вісь віссю напруги. Задача вимірювання інтервалу часу або амплітуди Ux max сигналу зводиться до вимірювання лінійного розміру в якійсь частині осцилограми (по горизонталі або вертикалі ) та помноженню його на коефіцієнт розгортки kр або коефіцієнт відхилення kв: ; .
Коефіцієнт розгортки kр це масштаб по горизонтальній осі, коефіцієнт відхилення kв масштаб по вертикальній осі екрана ЕПТ. Перший з них подають в одиницях часу, віднесених до поділок шкали , а другий в одиницях напруги, віднесених до поділок шкали . У сучасних осцилографах зміна коефіцієнтів розгортки і відхилення здійснюється східчасто за допомогою перемикачів: коефіцієнта відхилення з кратністю зміни 1; 2; 5; коефіцієнта розгортки з кратністю зміни 0,25; 0,5; 1; 2; 5.
У процесі експлуатації осцилографа перевіряється, чи не відрізняються дійсні значення коефіцієнтів відхилення та розгортки від їх номінальних значень, указаних на передній панелі приладу. Перевірка виконується за допомогою вмонтованого в осцилограф калібратора (на Рис.6.50 не показано). Калібратор являє собою генератор напруги прямокутної форми типу меандр, амплітуда та частота якої відомі із заданою точністю.
Вихідний сигнал калібратора подається на Вхід Y осцилографа. Зображення амплітуди та періоду каліброваного сигналу на екрані ЕПТ повинно мати певні розміри. В противному випадку цього домагаються зміною коефіцієнтів відхилення та розгортки пристроями перестроювання.
Синхронізація розгортки осцилографа. Для одержання на екрані ЕПТ стійкого зображення досліджуваного сигналу необхідно, щоб частота розгортки дорівнювала частоті досліджуваного сигналу або була б у ціле число разів меншою за неї. З цією метою генератор розгортки запускається (синхронізується) або імпульсами, сформованими з досліджуваного сигналу (внутрішня синхронізація), або зовнішніми сигналами. Останні подаються на вхід зовнішня синхронізація. Для синхронізації запуску генератора може бути використана напруга мережі живлення, якщо частота досліджуваного сигналу кратна частоті мережі (синхронізація від мережі).
Чіткий запуск генератора розгортки гарантується в тому разі, якщо амплітуда синхронізуючого імпульсу досить велика. Рівень синхронізуючого імпульсу плавно регулюється рукоятками рівень та стабільність, розташованими на передній панелі осцилографа.
Режими роботи генератора розгортки. Генератор розгортки має два основних режими роботи: безперервної (періодичної) і очікувальної розгортки. Режим періодичної розгортки є автоколивальним. Він використовується при дослідженнях безперервних або імпульсних періодичних сигналів малої шпаруватості. Очікувальний режим генератора розгортки застосовується при дослідженнях неперіодичних сигналів, імпульсної напруги великої або змінної шпаруватості, імпульсів малої тривалості тощо. В цьому режимі генератор розгортки знаходиться у стані готовності до робочого ходу. При появі імпульсу синхронізації генератор формує тільки один період напруги розгортки і знову переходить у стан очікування, на екрані ЕПТ спостерігається зображення тільки одного імпульсу.
Більшість осцилографів можуть працювати ще в режимі поодинокого запуску. В цьому режимі в колі синхронізації формується тільки один імпульс (при натисканні спеціальної кнопки), який викликає однократне формування пилкоподібної напруги генератором розгортки.
Осцилографічні розгортки. У вимірювальній практиці широко застосовуються лінійна, синусоїдна і кругова розгортки.
Лінійна розгортка здійснюється за допомогою генератора пилкоподібної напруги. Її перевагою є те, що осцилограма досліджуваного процесу спостерігається в прямокутній системі координат.
Для одержання синусоїдної розгортки генератор розгортки від’єднується і на горизонтально відхильні пластини (через Вхід X) подають синусоїдну напругу від зовнішнього генератора f2 (Рис.6.50, а). Якщо до вертикально відхильних пластин також підвести синусоїдну напругу від генератора f1, то на екрані ЕПТ з‘явиться фігура Ліссажу (Рис.6.50, б): замкнена, якщо відношення частот напруг, які підведені до відхильних пластин, є цілим числом, або незамкнена, якщо відношення частот вхідних напруг є дробовим числом.
Кругова розгортка є окремим випадком синусоїдної розгортки і може бути одержана, якщо до вертикально та горизонтально відхильних пластин ЕПТ підвести дві однакові за амплітудою і частотою синусоїдні напруги, але зсунуті за фазою на . Зсув фаз на може бути одержаний за допомогою фазо-розщеплювального ланцюжка RC (Рис.6.50, в).
Рис.3. До пояснення розгорток: а, б синусоїдної; в кругової.
Синусоїдна та кругова розгортки застосовуються частіше за все при вимірюванні частоти методом порівняння та при дослідженні характеристик деяких пристроїв.
Розділ II. Розрахункова частина
10. Порядок розрахунку чутливості:
Вихідними даними для розрахунку чутливості до відхилення є конфігурація відхильних пластин та конструктивні габарити ЕПТ.
1. Знаючи відстань між пластинами d1, знайдемо d2, якщо d2/ d1=1,2 і d3, якщо d3/ d2=1,3 і звідси випливає що d3= d2*1,3.
2. В залежності від конфігурації визначаємо чутливість по формулах (8,16).
/
Рис. 8 Плоскопаралельні пластини з лінійно розбіжними краями
11. Завдання для розрахунку (Варіант 21)
Дано:
Пару відхільних пластин, які представляють собою відхильну систему, конфігурацію відхильних пластин, зображених на рис. 7 і конструктивні габарити ЕПТ.
a1+ a2 - довжина однократно зламаних відхильних пластин;
d1=d28мм=810-3м - відстань між пластинами;
Uпл=100В - потенціал на пластинах;
Ua2=3,0кВ=3103 В - потенціал на другому аноді;
12. Розрахунок і кінцевий результат
Знаходимо відстань між пластинами:
d1=d2=9мм=8x10-3м
d3/d2=1,3; d3=d2x1,3=8x10-3x1,3=10.4x10-3м
d=(d1+d2+d3)/3=(8+8+10,4)x10-3/3=8,8x10-3м
Напруженість електростатичного поля:
Е=Uпл/d; E=100/8,8x10-3=11,36x103Дж
Початкова швидкість електрона:
V0=a2; V0=
2∗1.6∗
10
−19
9.1∗
10
−31
∗3∗
10
3
= 3.2x103м/с
Відхилення у1 при виході променя з пластин:
y1=
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора