[第四章信号调理处理和记录.ppt

光源 是一高压汞灯。它发出的光分两路行进。一路通过圆柱面透镜 、反射镜 射到具有2mm等间距横向条纹，借助这些条纹可以读出被记信号的幅值。另一光路是经圆柱面透镜 、反射镜 反射到振子G上。振子内有一小反射镜，再将光反射到 上，经圆柱透镜 聚焦在记录纸上成一光点。振子内小镜随被记电流大小而改变偏转角度，使光点左右移动，在纸带走动过程中画出被记录波形。若在振子G同一排位置放置多个振子，则可在同一记录纸上进行多路记录。 SC16型光线示波器的光学系统示意图 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 振子的机构原理如图b)。它的特性决定了光线示波器的特性。 2. 振子的特性 （1）运动方程 画一简图a) 图a) 振子工作原理简图 图b) 振子结构原理图 这是一单自由度扭振系统，在测量过程中信号电流通过振子线圈，其转动部分共受三个力矩作用。 如图a)所示，当电流 i 流经振子线圈时，线圈每边所受的电磁力为 式中 B－磁感应强度；n－线圈匝数；h－线圈高度。 1）与信号电流i 成正比的电磁力矩 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 线圈两边电流相反，受力相反，形成转矩 图a) 振子工作原理简图 式中：K为比例系数，与磁场强度B、线圈面积和匝数有关。 令 则 其大小和转角 成正比，方向与转角相反。表示为： 式中：G——张丝的扭转刚度（产生单位转角所需的力矩） 其大小与角速度 成正比，方向与角速度相反；表示为： 2）张丝的弹性恢复力矩 3）阻尼力矩 式中： ——扭转阻尼系数 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （2）静态特性 4）振子转动部分的惯性转矩 （ ：转动部分的转动惯量） 根据力学平衡关系式可得到： 分别将 、 、 、 代入得振子转动部分的运动方程为： （4-4-1） 由上式可知，输入信号为电流 ,输出为转角 ， 与 满足上式关系。显然，上式是一个二阶微分方程。因此，振子是一个二阶单自由度扭振系统。 当信号电流为直流Ｉ时，在达到稳态之后，Ｉ不变， 不变，则式（4-4-1）中 ， ，故式（4-4-1）可改写为： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 　　振子的动态特性直接反映示波器的动态特性。当振子通入交变信号电流时，小反射镜将左右偏转，形成反射光点沿记录纸宽度方向扫描，我们希望扫描规律与输入信号电流变化规律吻合，这样记录才不失真，换句话说，振子作为一个测量系统，其输入为电流，输出为转角，因而要求转角的幅值和相位不失真地反映信号电流的幅值和相位。严格说来这是无法实现的，一定会存在一定程度的失真，我们只能在掌握振子特性的基础上，正确地选用振子，力求把误差压在尽量小的范围内。 （4-4-2） 式中： ，（ 很小时， ） 称为该振子的电流灵敏度。由式（4-4-2）可知，在静态情况下，线圈转角 与信号电流强度Ｉ成正比。 （３）动态特性 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 第四章 信号调理、处理与记录