ChươngChương 3 3 QuanQuan sátsát vàvà đođo lườnglường dạngdạng tíntín hiệuhiệu Nội dung chính 1 Các khái niệm chung 2 Cấu tạo Oscillo 3 Công dụng của Oscillo 4 Oscillo nhiều kênh 5 Oscillo quan sát tí[.]
Chương 3: Quan sát đo lường dạng tín hiệu Nội dung chính: Các khái niệm chung Cấu tạo Oscillo Công dụng Oscillo Oscillo nhiều kênh Oscillo quan sát tín hiệu siêu cao tần Oscillo điện tử số 07/10/2008 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.1 Khái niệm chung Quan sát dạng tín hiệu yêu cầu kĩ thuật đo lường điện tử Tín hiệu thường được biểu diễn theo hàm thời gian u = f (t ) Để quan sát dạng tín hiệu, u cầu cần có thiết bị vẽ trực tiếp dạng biến thiên tín hiệu Từ xác định định tính nhanh chóng, phân biệt dạng tín hiệu Cũng định lượng xác đại lượng cần đo Thiết bị trực tiếp dùng để nghiên cứu dạng tín hiệu dao động kí (hay cịn gọi máy sóng, oxilo) (oscilloscope) Từ chức hiển thị trực tiếp dạng tín hiệu, Oscillo cịn dùng để đo biên độ, tần số, độ di phaT tín hiệu Các đại lượng biến đổi khác (sinh vật học, y sinh) biến đổi sang dạng tín hiệu điện thị dạng tín hiệu Oscillo 07/10/2008 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.1 Khái niệm chung Lịch sử phát triển Oscillo Hand-draw Oscilograms: Đo tốc độ động Automatic paper-drawn oscillograph: tự động vẽ dạng sóng cuộn giấy CRT (Cathode Ray Tube): sử dụng ống tia điện tử để hiển thị dạng sóng huỳnh quang Digital oscilloscopes: Oxilo điện tử PC-Based oscilloscopes: sử dụng hình máy tính, CPU, RAM, I/OT để lưu trữ hiển thị dạng sóng 07/10/2008 http://en.wikipedia.org/wiki/Oscilloscope#History Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.1 Khái niệm chung Sơ đồ nguyên lí Oscillo tương tự (CRT) 07/10/2008 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.2 Cấu tạo Oscillo 3.2.1 Cấu tạo CRT CRT ống thuỷ tinh chân khơng Súng điện tử, gồm có điện cực: sợi đốt F, cathode K, lưới điều chế M, anode A1, A2T Cặp phiến làm lệch X, Y Đấu cuối ống có dạng nón cụt, đáy hình nón huỳnh quang (phosphorus) Vách thành cuối ống có lớp than chì dẫn điện từ cặp phiến làm lệch tới huỳnh quang K M A1 A2 Y X Lớp phosphorus F − KV R1 07/10/2008 R2 Lớp than chì dẫn điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.2.1 Cấu tạo CRT Cấu tạo súng điện tử - Nguyên lí tiêu tụ chùm tia điện tử: Sợi đốt F có nhiệm vụ nung nóng cathode K phát xạ chùm điện tử Điện trường tạo chênh lệch điện áp lưới M, anode A1, A2 có tác dụng hội tụ tăng tốc chùm điện tử tới huỳnh quang Điện trường anode A1, A2 (được mơ tả hình vẽ) có tác dụng hội tụ chùm điện tử vào trục súng điện tử => A1: Anode tiêu tụ Các lỗ nhỏ lưới M, anode A1, A2 có tác dụng chắn điện tử phân tán lệch trục Điện áp (hiệu điện anode A1 A2) chọn có giá trị đủ lớn để chùm tia điện tử có vận tốc đủ để bắn tới huỳnh quang phát sáng với cường độ đủ lớn => A2: Anode tăng tốc A2 A1 M uuur U 21 uuuur U1M K Anode tiêu tụ − KV 07/10/2008 R1 R2 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Anode Tăng tốc Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.2.1 Cấu tạo CRT Hệ thống cặp phiến làm lệch – Nguyên lí lái chùm tia điện tử: Hệ thống lái tia bao gồm cặp phiến X, Y X: cặp phiến làm lệch ngang Y: cặp phiến làm lệch đứng uur Giữa cặp phiến Y có hiệu điện U Y l d uur UY y L điện trường không gian cặp phiến Độ lệch tia điện tử y cặp phiến phụ thuộc yếu tố: uur Cường độ điện trường cặp phiến (đặc trưng U Y ) Thời gian (hay quãng đường l ) chịu tác động điện trường lái tia Ngoài ra, vận tốc ban đầu chùm tia khoảng cách tới huỳnh quang có ảnh hưởng tới độ lệch U Y lL 2dU A Độ nhạy lệch tia y / U Y (mm / V ) Quan hệ biểu thị độ lệch y = Các oscillo thường có độ nhạy khoảng 0.2 1(mm / V ) 07/10/2008 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.2.1 Cấu tạo CRT Màn huỳnh quang: Lớp phosphorus (chất huỳnh quang) quét mỏng vài lớp phía bên ống tia điện tử Khi có chùm điện tử bắn vào, lớp huỳnh quang phát sáng ánh sáng trì khoảng thời gian – độ dư huy hình Tuỳ thuộc vào tín hiệu cần quan sát để lựa chon thiết bị có độ dư huy khác nhau: Tín hiệu có tần số thấp cần hình có độ dư huy cao, ngược lại Độ huy hình tính chất lưu ảnh võng mạc mắt người có ảnh hưởng đến việc quan sát tín hiệu hình oscillo Màu sắc ánh sáng huỳnh quang thay đổi 07/10/2008 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.2.2 Bộ tạo điện áp quét Nguyên lí quét đường thẳng: Để thị dạng tín hiệu biến thiên theo thời gian Oscillo, ta cần đưa đưa điện áp điều khiển lên cặp phiến làm lệch: Điện áp tín hiệu U th đưa lên cặp phiến Y Điện áp quét cưa U q đưa lên cặp phiến X Do tác động điện trường tác động cặp phiến X Y, chùm điện tử bị tác động theo phương x y vẽ lên hình oscillo dạng tín hiệu theo thời gian Y U th → Y X t Tth Ví dụ: để hiển thị tín hiệu hình sin, tín hiệu đưa lên cặp phiến Y tín hiệu sin Tín hiệu đưa lên cặp phiến X xung cưa lí tưởng Một chu kì xung cưa tương ứng với thời gian kéo chùm tia điện tử quét hết chiều ngang hình Uq → X Tq t 07/10/2008 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice https://fb.com/tailieudientucntt 3.2.2 Bộ tạo điện áp quét Vấn đề đồng bộ: Để “ổn định” dạng tín hiệu cần quan sát oscillo, chu kì điện áp quét phải thoả mãn quan hệ Tq = nTth Nếu quan hệ không thoả mãn, độ dư huy huỳnh quang, xuất đường chồng lên hình – Hiện tượng sóng chạy Câu hỏi: - Vẽ dạng tín hiệu quan sát hình nên chu kì điện áp qt cưa lần chu kì tín hiệu sin cần quan sát Tq = 2Tth - Vẽ dạng tín hiệu Tq = 1.5Tth 07/10/2008 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CuuDuongThanCong.com Slice 10 https://fb.com/tailieudientucntt ... https://fb.com/tailieudientucntt 3. 2.1 Cấu tạo CRT Cấu tạo súng điện tử - Nguyên lí tiêu tụ chùm tia điện tử: Sợi đốt F có nhiệm vụ nung nóng cathode K phát xạ chùm điện tử Điện trường tạo chênh lệch điện áp lưới.. .3. 1 Khái niệm chung Quan sát dạng tín hiệu yêu cầu kĩ thuật đo lường điện tử Tín hiệu thường được biểu diễn theo hàm thời gian u =... A2 có tác dụng hội tụ tăng tốc chùm điện tử tới huỳnh quang Điện trường anode A1, A2 (được mô tả hình vẽ) có tác dụng hội tụ chùm điện tử vào trục súng điện tử => A1: Anode tiêu tụ Các lỗ nhỏ