Enregistrement de processus électriques à l'aide d'oscilloscopes à faisceau d'électrons

Application des oscilloscopes à rayons cathodiques

Un oscilloscope à faisceau d'électrons est un appareil de mesure multifonctionnel qui vous permet d'observer et d'enregistrer visuellement des processus électriques aléatoires, apériodiques et périodiques uniques dans la plage de fréquences allant de zéro (courant continu) aux gigahertz. Outre le bilan qualitatif des processus étudiés, l'oscilloscope permet de mesurer :

• amplitude et valeur instantanée du courant et de la tension ;

• paramètres temporels du signal (rapport cyclique, fréquence, temps de montée, phase, etc.) ;

• déphasage; fréquence des signaux harmoniques (méthode des figures de Lissajous et balayage circulaire),

• caractéristiques amplitude-fréquence et phase, etc.

Un oscilloscope peut être utilisé comme composant d'un équipement de mesure plus complexe, par exemple dans des circuits en pont en tant qu'organe nul, dans des compteurs de réponse en fréquence, etc.

La haute sensibilité de l'oscilloscope détermine la possibilité d'étudier des signaux très faibles, et la haute impédance d'entrée provoque son petit effet sur les modes des circuits étudiés. Par convention, les oscilloscopes cathodiques sont divisés en usage universel et général (type C1), haute vitesse et stroboscopique (type C7), mémoire (type C8), spécial (type C9), enregistrement avec enregistrement sur papier photo (type H). Tous peuvent être mono-, double- et multi-faisceaux.

Oscilloscopes à usage général

Les oscilloscopes universels sont polyvalents en raison de l'utilisation d'appareils remplaçables (par exemple, des préamplificateurs en C1-15). La bande passante est de 0 à des centaines de mégahertz, l'amplitude du signal étudié est de quelques dizaines de microvolts à des centaines de volts. Les oscilloscopes à usage général sont utilisés pour étudier les processus à basse fréquence, les signaux d'impulsion. Ils ont une bande de fréquence de 0 à des dizaines de mégahertz, l'amplitude du signal étudié allant d'unités de millivolts à des centaines de volts.

Oscilloscopes à grande vitesse

Les oscilloscopes à grande vitesse sont conçus pour enregistrer des signaux d'impulsion uniques et répétitifs dans une bande de fréquence de l'ordre de plusieurs gigahertz.

Oscilloscopes stroboscopiques

Les oscilloscopes stroboscopiques sont conçus pour examiner des signaux répétitifs à grande vitesse dans la plage de fréquences de zéro à gigahertz, l'amplitude du signal étant examinée de millivolts à volts.

Stockage des oscilloscopes

Les oscilloscopes à mémoire sont conçus pour enregistrer des signaux uniques et peu répétés. La bande passante est jusqu'à 20 MHz avec l'amplitude du signal étudié de quelques dizaines de millivolts à des centaines de volts. Temps de lecture d'une image enregistrée de 1 à 30 minutes.

Pour enregistrer des processus rapides et transitoires sur du papier photographique, des oscilloscopes à faisceau d'électrons avec une méthode photo-optique de transfert du faisceau sur un support d'enregistrement sont utilisés, par exemple H023. Une vitesse d'enregistrement élevée (jusqu'à 2000 m/s) et une large gamme de fréquences enregistrées (jusqu'à des centaines de kilohertz) permettent l'utilisation de ces oscilloscopes, s'il est impossible d'utiliser ceux dont les faisceaux lumineux ont une vitesse d'enregistrement relativement faible et gamme de fréquences enregistrées. Les principales caractéristiques techniques des oscilloscopes H023 et H063 sont données dans les ouvrages de référence.

Application des oscilloscopes à faisceau lumineux

Afin d'obtenir un enregistrement visible des processus rapides, les plus courants sont les oscilloscopes à faisceau lumineux avec enregistrement sur papier photo oscillographique spécial sensible aux rayons ultraviolets.

Le principal avantage des oscilloscopes à faisceau lumineux est la possibilité d'obtenir un enregistrement visible en coordonnées rectangulaires dans une large gamme dynamique (jusqu'à 50 dB). La bande de fréquence de fonctionnement des oscilloscopes à faisceau lumineux ne dépasse pas 15 000 Hz, la vitesse d'enregistrement maximale pour les oscilloscopes à faisceau lumineux est jusqu'à 2 000 m/s, pour les faisceaux lumineux électrographiques illuminés de 6 à 50 m/s. Pour l'observation et l'enregistrement simultanés de plusieurs processus électriques, les oscilloscopes disposent de plusieurs galvanomètres oscillographiques (généralement un système magnétoélectrique), dont le nombre peut atteindre 24 (dans un oscilloscope H043.2) et plus.

L'oscillographie peut être réalisée sur du papier photographique UV ou sur un film photographique avec développement photographique chimique.L'oscillographie sur papier UV est réalisée par une lampe au mercure à développement de lumière directe, ce qui accélère considérablement le processus d'oscillographie et est utilisée dans les cas où vous devez obtenir, par exemple, un oscillogramme de test. L'inconvénient du papier photo UV est que les oscillogrammes obtenus dessus perdent du contraste avec le temps en raison de l'assombrissement du fond. La sensibilité du papier photo et la luminosité de l'éclairage doivent être choisies aussi élevées que la vitesse de l'oscillographie et réglées en prenant des oscillogrammes de test.

Les oscilloscopes sont généralement équipés de galvanomètres avec différentes bandes de fréquences de fonctionnement. Lors de l'utilisation d'un galvanomètre dont la fréquence de fonctionnement est inconnue, la limite de fréquence supérieure peut être prise égale à la moitié de la fréquence propre du galvanomètre. La fréquence naturelle du galvanomètre y est indiquée par un tiret après la désignation du type. Des boîtes de dérivation standard et des résistances supplémentaires sont utilisées pour limiter le courant de fonctionnement du galvanomètre. Pour les cas oscillographiques de courants élevés (plus de 6 A) ou de hautes tensions (plus de 600 V), des transformateurs de mesure sont généralement utilisés.

Pour obtenir la plus grande oscillation du faisceau sur l'oscillogramme (70-80% de la largeur du papier utilisé), vous devez choisir un galvanomètre dont le courant de fonctionnement sera proche du maximum.

Les types d'oscilloscopes à faisceau lumineux les plus répandus et leurs données techniques de base sont donnés dans des ouvrages de référence.