Измерительные датчики тока и их метрологические характеристики Измери́тельный преобразова́тель

Генераторы синусоидальных сигналов. В генераторах синусоидальных сигналов в качестве задающих устройств используются RC или LC-генераторы. RC-генераторы применяются в диапазоне звуковых и ультразвуковых частот, а LC –генераторы- в диапазоне высоких частот.

Инфранизкочастотные генераторы по схеме RC-или LC-генераторов не выполняются. Это объясняется тем, что на инфранизких частотах необходимы большие номиналы резисторов, конденсаторов, индуктивностей. При этом растут размеры элементов и снижается точность их изготовления.

Хорошие характеристики можно получить, используя схему генератора рис.36(2). Выходной сигнал данной схемы является решением дифференциального уравнения следующего вида:

(1)

Решая данное уравнение, получаем  (2) Т.е. синусоидальный сигнал с частотой

(3)

Интеграторы и инверторы выполняются на операционных усилителях. Плавное изменение частоты выходного сигнала осуществляется изменением коэффициентов деления a₁ и a₂ , а ступенчатое- изменением значений резисторов и конденсаторов, определяющих постоянные временя интеграторов. Схема генератора позволяет установит желаемую начальную фазу колебаний, что существенно на инфранизких частотах. Для установки начальной фазы заряжают времязадающие конденсаторы в интеграторах до определенного напряжения. Практические схемы инфранизкочастотных генераторов имеют дополнительную цепь положительной обратной связи для обеспечения устойчивых незатухающих колебаний и узел нелинейной функции, обеспечивающий стабильность амплитуды выходного сигнала генератора.

Осциллограф

Электронно-лучевая трубка

Значение и область применения электронного осциллографа в настоящее время очень велики. Главнейшими преимуществами его по сравнению с электромеханическим осциллографом являются нич­тожно малое собственное потребление мощности от испытуемого источника напряжения и возможность исследования процессов, частота которых достигает сотен мегагерц, а также весьма кратко­временных непериодических явлений.

Основным элементом электронного осциллографа является элект­ронно-лучевая трубка.

В качестве источника электронной эмиссии в трубке могут быть использованы как холодные, так и накаленные катоды. Формиро­вание электронного луча и управление его перемещением в зависи­мости от различных законов исследуемых явлений производятся при помощи либо электрических, либо магнитных полей.

В современной технике осциллографирования в большинстве случаев применяются электронно-лучевые трубки с горячим катодом и электростатическим управлением.

Устройство такой трубки схематически показано на рис. 37. В на­чале горловины помещено устройство для создания фокусирован­ного пучка электронов (электронного луча), называемое «электрон­ной пушкой», или «электронным прожектором». «Электронная пушка» состоит из подогревного катода, управляющего электрода или сетки и двух анодов.

Изменение потенциала управляющего электрода дает возмож­ность регулировать плотность электронов в пучке и тем самым менять яркость изображения. Кроме того, при помощи сетки производится предварительная фокусировка электронного пучка. Окончательная

Рис. 37. Устройство электронно-лучевой трубки с горячим катодом.

фокусировка осуществляется в поле между первым и вторым анодами. Фокусировка регулируется путем изменения напря­жения на первом аноде, который поэтому называется фокусирующим. Необходимое ускорение электронов в поступательном направлении обеспечивается вторым анодом, вследствие чего он иногда называется ускоряющим. Обычно между сеткой и первым анодом помещается еще добавочный, ускоряющий, электрод (на рис. 37. не показан), который соединен со вторым анодом и служит для устранения влияния регулирования фокусировки на яркость све­тящегося пятна.

Электронный пучок в конце своего пути попадает на внутреннюю торцовую поверхность расширенного конца колбы, называемую экраном. Эта поверхность покрыта специальными составами — люминофорами, которые обладают способностью светиться под действием электронной бомбардировки в тех местах, куда попадают электроны. Если на пучок электронов на его пути между вторым анодом и экраном воздействовать отклоняющими силами, возни­кающими при прохождении пучка в электрическом поле, то светя­щееся пятно на экране будет соответственно перемещаться. Таким образом, электронный пучок можно уподобить подвижной части измерительного механизма прибора, отклонения которой зависят от напряжения, приложенного к отклоняющим пластинам.Отклоняющая система электронно-лучевой трубки состоит из двух пар пластин, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 37). Пластины, лежащие в горизонтальной плоскости, отклоняют луч в вертикальном направлении и назы­ваются электродами вертикального отклонения, или y-электродами; пластины, лежащие в вертикальной плоскости и смещающие луч в горизонтальном направлении, называются электродами горизонтального отклонения, или х-электродами. Если к какой-либо паре пластин приложить переменное напряжение, то луч прочертит на экране светящуюся прямую линию. Определим величину смещения светящегося пятна от исходного положения в результате прохож­дения луча в поле отклоняющих пластин. Пусть l (рис. 38) — длина пластин,

Рис. 38. Смещение электронного луча под дейст­вием электростатического поля.

а — расстояние между ними, L — расстояние от пластины до экрана и U — напряжение, приложенное к пластинам.

Пренебрегая искажениями у краев пластин, полагаем электри­ческое поле внутри них равномерным, т. е. считаем, что напряжен­ность поля

Электрон, движущийся прямолинейно и равномерно с начальной скоростью v₀, проходя между пластинами, смещается в сторону, противоположную направлению силовых линий поля. Как известно, движение электрона в поперечном электрическом поле описывается уравнением

где е — заряд электрона;

m — его масса; X и Y — координаты электрона.

Для точки б (в месте выхода электрона из пространства между пластинами) уравнение примет вид

+Выходя за пределы пластин, электрон продолжает перемещаться прямолинейно по касательной к 0б

Цифровым прибором называется прибор, автоматически вырабатывающий дискретные сигналы измеряемой информации, выдающий результаты в цифровом виде.

Рис. 39 Структурная схема ЦП.