Katodli Luchli Oszillograf | CRO

Katod nurlanay o'sillografiya nima?

Katod nurlanay o'sillografiya (CRO) umumiy holda laboratoriyada elektr tarmoqlarining turli signalini ko'rsatish, o'lchash va analiz qilish uchun ishlatiladigan qurilma. Katod nurlanay o'sillografiya tez X-Y chizmach bo'lib, kirish signali vaqtga yoki boshqa signallarga nisbatan ko'rsatishi mumkin.

Katod nurlanay o'sillografiyalarda elektronlar toki bilan yaratilgan yorituvchi nuqta ishlatiladi va bu nuqta kirish miqdori o'zgarishiga javob berib harakat qiladi. Bu erda bizning o'zimizga bir savol paydo bo'lishi kerak: nima uchun faqat elektron toki ishlatamiz? Sababi - elektron tokkining past effekti, bu o'zgaruvchan kirish miqdorining aniq qiymatlari o'zgarishini kuzatish uchun ishlatiladi. Umumiy katod nurlanay o'sillografiyalari voltajda ishlaydilar.

Shunday qilib, biz yuqorida gaplashgan kirish miqdori - bu voltaj. Hazirda transduserlar yordamida jarayon, bosim, tezlanish va hokazo fizik miqdorlarni voltajga aylantirish mumkin, shuning uchun ulardan katod nurlanay o'sillografiyada vizual tasvirlarni olish imkoniyati bor. Endi katod nurlanay o'sillografiyaning qurilishini ko'rib chiqaylik.

Katod nurlanay o'sillografiyaning qurilishi

Katod nurlanay o'sillografiyaning asosiy qismi - katod nurlanay trubkasidir, uni katod nurlanay o'sillografiyaning yeg'lig'i deb atash mumkin.

Katod nurlanay o'sillografiyaning qurilishini tushunish uchun katod nurlanay trubkaning qurilishini ko'rib chiqaylik. Asosan, katod nurlanay trubka quyidagi besh asosiy qismdan iborat:

1. Elektron topuvi

2. Saralash plitalar sistemasidan

3. Yorituvchi ekran

4. Shisha qopqog'i

5. Asos

O'zingizning DIY o'sillografini qurish uchun ushbu 5 ta komponentni kerak bo'ladi. Hozir biz ushbu 5 ta komponentni aniqroq ko'rib chiqamiz:

Elektron qilish:
U tezlanmagan, energiyaga ega va fokuslangan elektronlar nurini yaratadi. U on alti qismdan iborat: issiq beruvchi, katod, tizim, oldindan tezlanuvchi anod, fokuslash anodi va tezlanuvchi anod. Elektronlarning katta chiqarilishi uchun katodning uchiga barium oksidi qo'yilgan va bu qatlam o'rtacha haroratda nafaslanadi. Bu so'ng elektronlar nikeldan tayyorlangan kichik cho'qqon orqali o'tadi. Tizimning manbalari negativ bias bilan, elektronlar sonini yoki boshqacha qilib aytganda, katoddan chiqarilgan elektronlarning intensivligini boshqaradi. Tizim orqasidan o'tgan elektronlar oldindan tezlanuvchi va tezlanuvchi anodlar yordamida tezlanadi. Oldindan tezlanuvchi va tezlanuvchi anodlar 1500 voltlik umumiy musbat potentsialga ulangan.

Endi shu so'ng fokuslash anodi shunday hosil bo'lgan elektronlarning nuriyini fokuslash funksiyasini bajaradi. Fokuslash anodi 500 voltlik o'zgartiriladigan voltga ulangan. Endi elektronlarning nuriyini fokuslashning ikki usuli bor va quyidagilarni ko'rsatadi:

1. Elektrostatik fokuslash.

2. Elektromagnit fokuslash.

Bu yerda elektrostatik fokuslash usulini to'liq taqdim etamiz.

Elektrostatik fokuslash
Elektrondagi kuch -qE formulasi yordamida aniqlanadi, bu yerda q elektronning zaryadi (q = 1.6 × 10-19 C), E esa elektr maydonining intensivligi va minus belgisi kuchning yo'nalishi elektr maydoni bilan qarama-qarshi ekanligini ko'rsatadi. Endi bu kuchni elektron qilishdan chiqqan elektronlarning nuriyini defektatsiya qilish uchun ishlatamiz. Ikkita holatni ko'rib chiqaylik:

Birinchi holat
Bu holatda biz A va B plitalarimizni ko'rib chiqaylik.

A plitasi +E potentsialda, B plitasi esa –E potentsialda. Elektr maydoni A plitadan B plitaga o'ng burchakda plitalar yoqilishiga perpendikulyar ravishda joylashgan. Diagramma orqali tasvirlangan ekvivalent maydonlar ham elektr maydoni yo'nalishiga perpendikulyar joylashgan. Elektronlarning nuriyi bu plitalar sistemasidan o'tganda, elektr maydoniga qarama-qarshi yo'nalishda defektatsiya qilinadi. Defektatsiya burchakini plitalarning potentsialini o'zgartirib oson o'zgartirish mumkin.

Holat ikkinci
Bu yerda ikki markaziy silindr bor va ular orasiga potentsial farq qo'yilgan, shuningdek rasmga ko'rib turganimizdek.

Elektr maydonining natijaviy yo'nalishi va ekvivalent potentsial sirtlari ham rasmga chiqarilgan. Ekvivalent potentsial sirtlari cho'ngilangan chiziq bilan belgilangan, bu sirtlar egri bo'lgan. Hozir biz elektron nuri bu egri ekvivalent potentsial sirtidan o'tganda qanday burilishini hisoblashga qiziqyapmiz. Quyidagi rasmga ko'ra, S deyilgan egri ekvivalent potentsial sirtini ko'rib chiqamiz. Sirtning o'ng tomonidagi potentsial +E, chap tomonidagi potentsial esa –E. Agar elektron nuri A burchakda normala o'qiga parallel kirsa, u S sirtidan o'tgandan so'ng B burchakda buriladi, shuningdek quyidagi rasmga ko'rib turganimizdek. Nurlarning normal komponenti sirtga normal bo'lgan yo'nalishda kuch ta'sir etishidan sababli oshadi. Bu demakki, tangensial skorostlar o'zgarishmaydi, shuning uchun tangensial komponentlarni tenglashtirsak V1sin (A) = V2sin(B), bu yerda V1 elektronlarning boshlang'ich skorosti, V2 esa sirtidan o'tgandan so'nggi skorosti. Endi biz sin(A)/sin(B)=V2 / V1 munosabatini olamiz.
Yuqorida berilgan tenglamadan elektron nuri ekvivalent potentsial sirtidan o'tgandan so'ng burilishini ko'rishimiz mumkin. Shuning uchun bu tizimni fokuslashtirish tizimi deb ham atash mumkin.

Elektrostatik chetlanish
Chetlanish ifodasini topish uchun quyidagi sistemani ko'rib chiqaylik:


Yuqorida berilgan sistemada A va B plitalari mavjud, ularning potentsiyallari mos ravishda +E va 0. Bu plitalar chetlanish plitlari deb ham ataladi. Ushbu plitalar tomonidan yaratilgan maydon musbat y o'qiga yo'nalgan va x o'qida hech qanday kuch mavjud emas. Chetlanish plitlari keyin ekran bo'lib, uni orqali elektron toki umumiy chetlanishini o'lchashimiz mumkin. Endi x o'qida kelib tushadigan elektron toki haqidagi shakldan foydalanaylik. Toki elektr maydonining mavjudligi sababli A burchakka chetlanadi va bu chetlanish musbat y o'qida bo'lib, shaklda ko'rsatilgan. Endi ushbu toki chetlanishi ifodasini isbotlaylik. Energiya saqlanish qonuni asosida, elektron katoddan tezlashuvchi anodga harakatlanayotganda potentsial energiya yo'qolishi elektron kinetik energiyasining o'sishi bilan teng bo'lishi kerak. Matematik jihatdan, biz quyidagicha yozishimiz mumkin,

Bu yerda, e - elektron zaryadi,
E - ikkita plita orasidagi potentsial farqi,
m - elektron massasi,
v - elektron tezligi.
Shunday qilib, eE potentsial energiya yo'qolishi va 1/2mv1/2 kinetik energiya o'sishi.
Tenglama (1) orqali v = (2eE/m)1/2 ni hisoblaymiz.
Endi y o'qida elektr maydon intensivligi E/d, shuning uchun y o'qida ta'sir etayotgan kuch F = eE/d, bu yerda d - iki chetlanish plitasi orasidagi masofa.
Ushbu kuch elektronni y o'qida chetlaydi va y o'qida chetlanish D deb belgilansin, shu chetlanish ekraning ustida ko'rsatilgan. Kuch F ta'siri ostida elektron musbat y o'qida yuqoriga tezlanadi va bu tezlanish Ee/(d × m) ga teng. Musbat y yo'nalishda boshlang'ich tezlik nol bo'lgani uchun, harakat tenglamasi orqali y o'qida bo'lgan siljishni quyidagicha yozishimiz mumkin,

X yo'nalishdagi tezlik doimiy bo'lgani uchun, biz siljishni quyidagicha yozishimiz mumkin,

Bu yerda, u - elektronning x o'qida tezligi.
Tenglama 2 va 3 orqali,

Bu elektron trajektoriyasining tenglamasi. Endi tenglama 4 ni differentsiallashtirib, yoki yig'indisini hisoblaylik.

Bu yerda, l - plitaning uzunligi.
Ekraning ustida bo'lgan chetlanishni quyidagicha hisoblaymiz,

L masofasi shaklda ko'rsatilgan. D ning final ifodasi quyidagicha yozilishi mumkin,

Chetlanish ifodasidan, biz chetlanish oshirish darajasini quyidagicha hisoblaymiz,

Gratulya: Bu chiziqli gridlar, ularning vazifasi katod nechinchilik osiloskopi amplituda o'lchovlari uchun skala sifatida xizmat qilish. Gratulyalar uch xil turdagi va ular quyidagidek yoziladi:

1. Ichki retsetka:
   Ichki retsetka, katta qatordan, katod nurlanish tubinin ichki yuzasiga joylashtirilgan. Paralaks xatoliklari mavjud emas, lekin ichki retsetkalarni o'zgartirib bo'lmaydi, chunki ular sabitlangan.

2. Tashqi retsetka:

Katod nurlanish osiloskopining shema diagrammasi quyidagicha:

Katod nurlanish osiloskopining asosiy shema diagrammasi

Endi katod nurlanish osiloskopining asosiy shema diagrammasini quyidagi asosiy qismlar orqali o'rganamiz.

1. Vertikal defleksiya tizimi:
   Tahlil uchun kirish signallari kirish zaxiralovchi va bir nechta kuchantiruvchilar orqali vertikal defleksiya tizimiga taqdim etiladi. Bu kuchantiruvchilar asosiy vazifasi zayif signallarni kuchantirish, shuning uchun kuchantirilgan signal mos keladigan signalni yaratishi.

2. Gorizontal defleksiya tizimi:
   Vertikal tizim kabi gorizontal tizim ham gorizontal kuchantiruvchilardan iborat, zayif kirish voltaj signallarini kuchantirish uchun, lekin vertikal defleksiya tizimiga qarama-qarshi, gorizontal defleksiya plitalarga vakt bazasini taqdim etuvchi sarmoq voltaji taqdim etiladi. Shema diagrammasida ko'rsatilgandek, sarmoq generatori ijobiy qilib ishga tushirilganda, sarmoq tanlovchi kengesh ichki holatda bo'lganda, shunday qilib ijoblanmagan sarmoq generatori gorizontal kuchantiruvchiga kirish beradi. Endi to'rt turdagi sarmoqlar mavjud:

   
   

1. Bezabzor yoki takrorlanuvchi sarmoq
   Nomi kabi, sarmoq formasi takrorlanadi, ya'ni yangi sarmoq oldingi sarmoqdan so'ng tez-tez boshlanadi.

2. Ijoblanmagan sarmoq
   Ba'zan ko'rinadigan formasiga ega bo'lishi kerak bo'lgan signal periodik bo'lishi mumkin emas, shuning uchun sarmoq shematasi faol bo'lishi kerak va sarmoq tekshirilayotgan signal tomonidan boshlanishi kerak. Bunday holatlarda biz ijoblanmagan sarmoqdan foydalanamiz.

3. Aylanmagan sarmoq
   Umuman olganda, aylanmagan sarmoq, sarmoq bezabzor bo'lsa-da, test ostidagi signal tomonidan ijoblanadi.

4. Sarmoq emas sarmoq
   Bu ikki voltaj orasidagi fazadan farq topish uchun ishlatiladi. Boshqa muhim qo'llanma bu, biz sarmoq emas sarmoq yordamida kirish voltajlarining chastotalarini solishtira olamiz.

3. Sinxronizatsiya:
   Sarmoq va o'lchanayotgan signal orasida sinxronizatsiya bo'lishi kerak. Sinxronizatsiya stasionar chizma yaratish uchun amalga oshiriladi. Uchta sinxronizatsiya manbasi mavjud, ular sinxronizatsiya tanlovchisi orqali tanlanishi mumkin va ular quyidagicha yozilgan:

   
   

1. Ichki
   Bu holda, ijoblanish vertikal kuchantiruvchidan olinadi.

2. Tashqi
   Bu holda, tashqi ijoblanish manbasi talab qilinadi.

3. Chiziqli
   Ushbu usulda, ijoblanish elektr energiyadan olinadi.

4. Intensivlik modulyatsiyasi
   Intensivlik modulyatsiyasi, signalni yer va katod orasiga joylashtirish orqali amalga oshirilishi mumkin. Intensivlik modulyatsiyasi ekranning yoritishini ta'minlaydi.

5. Joylashish boshqaruvlari
   Joylashishni o'zroq mustaqil ichki to'g'ri qo'yiladigan dehqon chet elchilari va potentsiometr (uning yordamida shu potentsiometrning egri chapish funksiyasidan foydalanib) orqali signal joylashishini boshqarish mumkin.

6. Fokus nazorati
   Fokusni, fokuslashtirish elektrodi (linza kabi ishlaydigan)ning fokus uzunligini o'zgartirish orqali boshqarish mumkin. Fokus uzunligi fokuslashtirish anodining potentsialini o'zgartirish orqali o'zgarishi mumkin.

7. Intensitet boshqaruvlari
   Intensitetni, shabaka potentsialini katodga nisbatan o'zgartirish orqali o'zgartirish mumkin.

8. Kalibrlash shemasi
   Kalibrlash voltajining kvadrat shakli, odatda ichki ravishda generatsiya qilingan ma'lum amplitudaga ega.

9. Astigmatizm
   Fokusni sozlash orqali nuqtani o'tkazish mumkin astigmatizm muammolardan saqlanish uchun.

Izoh: Asl matnka hursandlik bilan ulashiladigan yaxshi maqolalar, agar huquq qilinib bo'lsa, iltimos, o'chirish uchun bog'laning.