光线示波器概述和工作原理

光线示波器概述和工作原理
光线示波器是一种常用的模拟式记录器，主要用于模拟量数据的记录，它将信号调整仪输入的电信号转换为光信号并记录在感光纸或胶片上，从而得到试验变量与时间的关系曲线。如下图所示为SC-16型光线示波器的外形图。 多用表| 验电笔| 示波表| 电流表| 钩表| 测试器| 电力计| 电力测量仪| 光度计| 电压计| 电流计|

　　图 SC-1 6型光线示波器的外形
　　光线示波器是依据磁电式原理工作，并以感光方式记录测量结果，它的记录方式主要有三种：白炽光显定影记录、紫外光直接记录和白炽光直接记录。
　　白炽光显定影记录采用普通照明灯作光源，把信号记录在胶卷或照相感光纸上，然后在暗室里显、定影。紫外光直接记录采用超高压水银灯作光源，用它产生的紫外光把信号记录在紫外线感光纸上，经过二次曝光即显示波形。白炽光苴接记录采用高效白炽灯作光源，把信号记录在涂有特种感光乳剂的记录纸上，经过二次曝光后，显出被测信号波形。
　　光线示波器具有以下特点。
　　①由于光线示波器采用光学放大系统，使用高质量磁系统及高灵敏度的振动子，因此可获得很高的灵敏度。
　　②动圈式振动子的自振频率可高达上万赫兹，因此记录信号的频率可达数千赫兹，是笔式记录仪的十几倍。
　　③能同时记录多个信号，光线不会相互干扰、碰撞，可实现交叉记录，能最大限度地利用记录纸。
　　④使用调整方面能够得到曲线形式的资料，并且直观性好。
　　光线示波器的不足之处主要有以下三个方面。
　　①工作频率还不够宽。
　　②记录的曲线不能利用数字分析仪器或计算机进行处理。
　　③感光记录纸价格较贵，且不能重复使用。
光线示波器（记录仪）的内部结构示意图见图1，它由振动子与磁系统、光源与光学系统、传动部分、拍摄储纸部分、控制部分、时标发生电路和电源等几部分组成。紫外线示波器工作原理如图2所示，接上被测信号后，振动子里将有电流流过，在永久磁铁磁场的作用下产生偏转。与此同时，光源发出的紫外光照射到反射镜上并受到反射。振动子的偏转越大，光线的反射角也越大。反射的紫外光照到紫外线感光纸上，在其上面形成一条随偏转角（对应被测信号）变化的轨迹，当然，感光纸应以一定的速度向前移动。

数字荧光示波器DPO4054

数字荧光示波器DPO4104

TDS3000B系列数字荧光示波器

数字荧光示波器TDS3054B

数字荧光示波器TDS3052B

　　图1 光线示波器的内部结构示意图
　　1—拍摄储纸部分；2一控制部分；3一传动部分；4—光源部分；5一振动子；6一磁系统；7一电源部分；8一记录纸；9一晶体管时标；10—变速器；11一电机


　　图2 紫外线示波器工作原理图
　　图3示出的是紫外线示波器内部一种光学系统的结构简图。从光源1发出的光线，经圆柱面聚光镜2会聚，由反射镜3反射后使光线呈水平狭长的光带聚焦于振动子上，经振动子透镜喹聚焦和振动子反射镜5反射，使光线呈细长的竖直光带，再经可变光栏6投向拍摄圆柱面透镜7，由其将光线会聚成很小的光点投到感光纸8上，进行感光记录。

　　图3 紫外线示波器光学系统的结构简图
　　1一光源；2—聚光镜，3，10一反射镜；4一振动子透镜；5一振动子反射镜；6一可变光栏；7一透镜；8一感光纸；9一观察窗
　　光点在感光纸上的位置和振幅，可通过红色有机玻璃观察窗9和反射镜10来进行观察。
　　除了记录输入电压（电流）的轨迹之外，这种记录仪还能记录下面所述的线或标志。
　　（1）格子线 即沿着记录纸长度的格子线，它由光源发出的紫外光穿过“格栅”照到记录纸上而产生。
　　（2）定时线 这些线横跨记录纸，或者仅仅投射在纸的边缘。这些线由内部已知频率的电源激励产生或由外部电源激励产生。
　　（3）轨迹识别标志 这种记录仪能同时记录几十个被测信号，每个被测信号能产生峰／峰值为几十毫米，甚至100mm的轨迹。这些轨迹将在几百毫米宽的记录纸上相互重叠，为了简化识别过程，必须作出轨迹识别标志。一种简单的方法是依次瞬息间断每条轨迹（依次遮断反射光）。感光纸得到的记录可用下述方法处理。
　　①用光显影。即接受附加的紫外光作用10～40s（时间的长短依赖紫外光的能级），轨迹即可出现。只要它不过度受紫外光辐射，这种记录能在相当长时间里保持可用状态。
　　②长期保存处理。这是类似正常相片的显影过程，即化学显影和定影过程。为了得到最好的结果，有些记录纸需要在作这种处理之前先经光显影；而有些记录纸要避免附加的紫外光曝光，才能有更好的效果。因此，对特定记录纸的说明不能用于所有的记录纸。
　　③复制。用光显影得到良好对比度的记录可以多次复制。不过，由于紫外光的额外曝光，原记录会很快损坏。