Raqamli vattmetrlar

BOB. ELEKTR SIGNALLARINING
SHAKLINI KUZATISH VA TAHLIL QILISH

1. 
   Elektron ostsillograflar
   

Ostsillografning vazifasi. Ostsillograf - elektr signallarini kuzatish va qayd qilish, shuningdek, ularning parametrlarini o'lchash uchun mo'ljallangan asbobdir. «Ostsillograf» so'zi lotincha «ostsilum» - tebranish va grekcha «grafo» - yozaman so'zlaridan kelib chiqqan. Shunday qilib, ostsillograf - tebranishlarni yozish (qayd qilish) asbobidir. Adabiyotlarda ko'pincha, «ostsilloskop» atamasi uchraydi. Uning asosida «skopeo» - kuzatish so'zi yotadi.
Hozirgi vaqtda «ostsillograf» atamasi qo'llaniladi. Bu atama tebranishlarni ham vizual kuzatish, ham ularni yozish uchun mo'ljallangan asbobni ifodalaydi.
Ostsillografning asosiy vazifasi turli elektr tebranishlarni grafik ko'rinishda (ostsillogrammalar shaklida) qayta tiklashdan iboratdir. Ostsillograf yordamida ko'pincha kuchlanishning vaqtga bog'liqligi dekart koordinatalar sistemasida kuzatiladi. x o'qi vaqt o'qi bo'ladi, y o'qi bo'ylab esa signal kuchlanishi qo'yiladi. Ostsillograf yordamida signalning turli parametrlari: amplitudasi, davomiyligi, chastotasi, modulyatsiya chuqurligi va boshqalar o'lchanishi mumkin.
Ostsillograflar elektromexanik va elektron ostsillograflarga bo'linadi. Birinchi holda ostsillogramma elektromexanik usulda, masalan, siyohli peroning qog'oz lenta (tasma) sirtiga nisbatan og'ishi bilan hosil qilinadi. Bunday tipdagi ostsillograflarning asosiy afzalligi - ostsillogrammaning hujjatli qayd etilishidir, bu sekin kechadigan jarayonlarni kuzatishda juda muhimdir. Tezkor jarayonlarni aks ettiradigan ostsillogrammalarni olish uchun elektron-nurli ostsillograflardan foydalaniladi, ularda lyuminestsentlovchi ekranning yorug'lanishini vujudga keltiruvchi elektron dasta elektr signali ta'siri ostida amalda bir onda og'adi.
GOST 9810-69 ga muvofiq, ostsillograflar «S» harfi bilan belgilanadi. Undan keyingi raqam asbob tipini tasvirlaydi, masalan, S1 - universal ostsillografni, S7 - tezkor ostsillografni, S8 - xotirlovchi ostsillografni, S9 - maxsus ostsillografni bildiradi. Sanoatda har bir tipdagi ostsillograflarning katta assortimenti ishlab chiqarilayotganligi sababli yana bir raqam - asbobning bir tipli ostsillograflar oilasidagi tartib raqami qo'shiladi. Masalan, S1-40 - universal ostsillografning to'liq belgilanishi. Yangi asboblarga yanada yuqoriroq tartib raqamlari beriladi.

2. 
   Elektron-nurli ostsillografik trubkalar
   

Elektron ostsillografning asosiy elementi elektron-nurli trubka (ENT) bo'lib, u elektronlar manbai, tor elektron dastani shakllantiruvchi qurilma, dastani ikkita tekislikda og'dirish qurilmasi va lyuminestsentlovchi ekrandan iborat (6.1- rasm). Qizdirilgan katod elektronlar manbai bo'ladi. Oksidlovchi katod 1 qizdirgich, modulyator 2 va tezlashtiruvchi elektrod 3 bilan birga, katod bo'limini tashkil etadi. Bunday triod konstruktsiya faqat elektron dastani olishnigina emas, balki uni dastlabki fokuslash va intensivligini modulyatsiyalash imkonini ham beradi. Katod nikel tsilindrdan iborat bo'lib, uning tubiga bariy, strontsiy va shu kabilar. oksididan iborat aktiv massa qatlami surtilgan. Silindr ichida izolyatsiyalovchi qatlam bilan qoplangan volfram simdan o'ralgan spiral - qizdirish simi joylashgan. Qizdirish ipi bo'ylab o'tadigan tok uni qizdiradi. Tok nikelli tsilindrga uzatiladi va aktiv qatlamni qizdiradi, u erkin elektronlar manbai bo'lgan metallsimon bariyning atom qatlamini ajratadi. Katod berishi mumkin bo'lgan maksimal tok emissiyasi uning xaroratiga, aktiv qatlam va yuza xossalariga bog'liq. Katodning shisha kolba ichida joylashishi 6.1-rasmda ko'rsatilgan.


Elektron nurning intensivligini boshqarish uchun katod yonida kichik tirqishli diskdan iborat modulyator 2 joylashadi. Modulyator tarqalayotgan elektron nurni chegaralaydi. Katod va modulyator orasidagi potentsiallar ayirmasini rostlash bilan modulyator tirqishi orqali vaqt birligi ichida o'tadigan elektronlar miqdorini o'zgartirish mumkin. Modulyatorning etarlicha katta manfiy potentsialida (katodga nisbatan) elektron dastani to'liq berkitish mumkin.
Elektron nurning ko'ndalang kesimini modulyator amalga oshiradigan chegaralanish ostsillogrammani shakllanti- rish uchun hali etarli bo'lmaydi. Elektron dastani yana fokuslash ham kerak bo'ladi, uni yuqori musbat potentsiali elek- tronlarni tezlashtiradigan birinchi anod 3 va rostlanuvchi potentsiali maydonni elektron dasta ingichka nurga aylanadigan qilib konfiguratsiyalaydigan fokuslovchi elektrod 3 amalga oshiradi.
Shakllangan elektron nur trubka o'qi bo'ylab harakatlanib, ikki juft og'diruvchi plastinalar 5 va 6 yaratadigan og'diruvchi maydonga tushadi va lyuminestsentsiyalanuvchi ekran 8 ga etadi. Og'diruvchi plastinalarning eng sodda konstruktsiyasi yassi kondensatorga mos keladi, uning elektr maydoni kirishlariga berilgan tegishli kuchlanish bilan yaratiladi. Plastinalarning bir juftligi elektron nurni vertikal yo'nalishda, ikkinchi juftligi esa gorizontal yo'nalishda og'dirish uchun xizmat qiladi. Elektr maydonlarning kuchlanganlik vektorlari o'zaro perpendikulyar bo'lishi kerak, bunga esa og'diruvchi plastinalarni tegishlicha joylashtirish bilan erishiladi.

Elektron nurning elektr maydoni tomonidan og'dirilish jarayoni 6.2-rasmda ko'rsatilgan. Elektron dastaning og'ishini boshqaruvchi U_og'ish kuchlanish chizma tekisligiga perpendikulyar joylashgan ikkita tekis parallel plastinalarga qo'yilgan. Plastinalar bir-biridan d masofaga ajratilgan, demak, elektr maydon kuchlanganligi E = U_kuchl/d, shu bilan birga maydon kuchlanganligi vektori y o'qqa paralleldir. Dastlab elektronlar z o'qi bo'ylab harakatlanadi. Elektronlar elektron maydoni sohasiga tushib (a nuqta), o'qdan uzoqlasha boshlaydi. Elektronlarning elektr maydonidagi harakat tenglamalarining echimi a-b uchastkadagi traektoriya parabolik ekanligini ko'rsatadi. b nuqtadan o'ngroqda elektronlar yana to'g'ri chiziqli harakatlanadi va ekranga s nuqtada etib, uni yorishtiradi. Shunday qilib, U_og'ish ta'siri ostida elektron nur ekran tekisligida markazdan h masofaga og'adi. U_og'ish ni o'zgartirish bilan ekrandagi yorug' dog'ning vaziyatini o'zgartirish mumkin. Qutb, demak, E_u vektor yo'nalishi o'zgarganida nur 0 nuqtada pastda joylashadi. Og'ish o'lchami h ni bunday aniqlash mumkin:
, (6.1) bu yerda L - plastinalar markazidan ekrangacha bo'lgan masofa; I - plastinalar orasidagi masofa; U_a2 - anoddagi katodga nisbatan kuchlanish.
(6.1) dan kelib chiqadiki, nurning ekranda og'ish o'lchamli h va plastinalarga qo'yilgan U_og'ish orasida chiziqli bog'lanish mavjud. Bu muhimdir, chunki bu kattaliklar orasidagi chiziqli bog'liqlik ostsillogrammaning buzilmagan holda olish imkonini beradi. Shuni ham qayd etamizki, h va U_og'ish orasida qayd etilgan bu chiziqli bog'liqlik tekis ekranda o'rinli bo'ladi. Bu ekrandagi ostsillogramma o'lchamini o'lchashda, ostsillogrammani kuzatishda va uning fotosuratini olishda qulaylik yaratadi. Mazkur xossalar ostsillografik trubkalarda asosan elektr usulida og'dirishdan foydalanishga asos bo'ldi. Bundan tashqari, elektr usulida og'dirish ostsillogrammalarni signalning o'nlab megagerts bilan o'lchanadigan chastotalarda ham olish imkonini beradi. Afsuski, y nurning z o'qi bo'yicha katta og'ish burchagini hosil qilish imkonini bermaydi, bu esa kerakli h o'lchamga erishish uchun plastinalardan ekrangacha bo'lgan masofani oshirish zaruratiga olib keladi. Natijada, ekran diametri nisbatan kichik bo'lgani holda ostsillografik trubkalar katta uzunlikka ega bo'ladi.
(6.1) formula elektron-nurli trubkaning juda muhim parametri - og'ish bo'yicha sezgirligini aniqlashga imkon beradi: