Tài liệu Chương 4: Máy hiện sóng doc

NGUYÊN LÍ XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG .1- Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống tia điện tử.. Như vậy nhờ súng điện tử có thể tạo ra được chùm tia điện tử và điều chỉnh được chùm tia điện tử

Trang 1

độ làm việc vào thực tế.

Yêu cầu:

Sau khi học người học nắm chắc được cấu tạo, nguyên lý làm việc của MHS, biết vận dụng các chế độ làm việc vào trong thực tế.

Trang 2

4.1 NGUYÊN LÝ CHUNG XÂY DỰNG MÁY

Trang 3

I CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI.

lường vạn năng được gọi là máy hiện sóng hoặc theo phiên

âm tiếng nước ngoài là ôxilô.

Vậy máy hiện sóng là thiết bị đo dùng để quan sát dạng tín hiệu thông qua đó đo lường các tham số của nó như biên

độ, tần số, góc lệch pha giữa hai tín hiệu Ngoài ra máy hiện sóng còn dùng trong rất nhiều các phép đo khác như: vẽ đặc tuyến tần số của bộ khuếch đại, vẽ đường cong từ trễ, nếu lắp thêm các thiết bị bổ trợ máy hiện sóng có thể kiểm tra điện trở, tụ điện, đi ốt Tóm lại máy hiện sóng như một thiết bị đo lường vạn năng được dùng rộng dãi trong kỹ thuật

vô tuyến và các ngành trong quân sự cũng như trong nghiên cứu khoa học.

4.1 NGUYÊN LÝ CHUNG XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG

Trang 4

I CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI.

- Máy hiện sóng 1 tia

- Máy hiện sóng 2 tia

- Máy hiện sóng nhiều tia

+Theo độ lưu ảnh:

- MHS lưu ảnh (tlưu > 0,1”)

- MHS không lưu ảnh (tlưu < 0,1”)

Hiện nay với sự phát triển của kỹ thuật số người ta còn tạo được các loại máy hiện sóng sử dụng tín hiệu dạng số để lưu giữ vào bộ nhớ gọi là máy hiện sóng số Ở chương này ta chỉ nghiên cứu MHS một tia điều khiển bằng điện trường

Trang 5

Một số loại máy hiện sóng

thông dụng

C1-65A

Trang 6

II NGUYÊN LÍ XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG.

1- Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống tia điện tử.

Bộ phận chủ yếu của máy hiện sóng là ống tia điện tử nó thực hiện chức năng vẽ dạng tín hiệu trên máy hiện sóng

ống tia điện tử là một ống thuỷ tinh chứa chân không bên trong có các điện cực sắp xếp theo một quy luật nhất định.

Về cấu tạo có thể coi ống tia điện tử gồm 3 phần cơ bản: súng điện

Trang 7

Phần thứ nhất: Súng điện tử có tác dụng tạo ra chùm tia điện tử

nhỏ, bắn tới màn huỳnh quang và làm phát sáng ở màn huỳnh quang Súng điện tử gồm : Sợi đốt S, Katốt K, lưới điều chế L, các a nốt 1 (A1) Anốt 2 (A2).

Khi katốt K bị nung nóng bởi sợi đốt S nó sẽ phát xạ điện tử trên bề mặt của nó xuất hiện một lớp mây điện tử Dưới tác dụng của điện thế dương so với katốt trên các anốt 1 (A1) khoảng 300 đến 500V và anốt 2 (A2) khoảng từ 1,5 đến 2 KV các điện tử bị hút

về phía màn ảnh M.

Khi đi qua điện trường giữa lưới L và A nốt 1 (L - A1) và điện trường giữa a nốt 1 và a nốt 2 (A1- A2) các điện tử này được hội tụ thành một tia mảnh Các điện trường nói trên đóng vai trò như một thấu kính hội tụ tia điện tử trong đó vai trò của điện trường (A1- A2)

là quan trong hơn cả vì vậy người ta dùng để thay đổi độ hội tụ.

Trang 8

II NGUYÊN LÍ XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG

Thay đổi điện thế trên Anốt 1 (A1) nhờ chiết áp R2 còn Anốt 2 nối đất Núm R2được đưa ra ngoài mặt máy kí hiệu là “ hội tụ” Thay đổi điện thế trên A2 thay đổi được tốc độ chùm tia điện tử nên anốt này gọi là anốt tăng tốc Tuy nhiên thay đổi điện thế trên A2 làm ảnh hưởng độ nhạy của ống tia điện tử

Để thay đổi độ sáng có 2 cách thay đổi vận tốc chùm tia điện tử hoặc thay đổi mật độ điện tử trong chùm tia Muốn thay đổi vận tốc cần thay đổi điện thế trên các a nốt 1 và 2 nhưng như vậy ngoài ảnh hưởng đến độ nhạy của ống tia điện tử còn ảnh hưởng rất lớn đến độ hội tụ nữa Do vậy thông thường điều chỉnh độ sáng của hình ảnh bằng cách thay đổi mật độ của chùm tia điện tử bằng cách thay đổi điện thế trên lưới điều chế

Điện thế trên lưới L được thay đổi nhờ chiết áp R1 và chiết áp này đưa ra mặt máy kí hiệu là “ độ sáng” Như vậy nhờ súng điện tử có thể tạo ra được chùm tia điện tử và điều chỉnh được chùm tia điện tử hội tụ được tại một điểm trên màn huỳnh quang, do thay đổi được mật độ chùm tia điện tử nên

có thể điều chỉnh được độ sáng của hình ảnh trên màn hiện sóng

Trang 9

Phần thứ 2: Hệ thống làm lệch

Hệ thống làm lệch gồm 2 cặp phiến một cặp theo phương vuông góc gọi là cặp phiến đứng Y, một cặp theo phương nằm ngang gọi là cặp phiến X, 2 cặp phiến này tạo ra 2 trường tĩnh điện điều khiển tia điện tử theo 2 trục đứng và ngang

Nếu trên mỗi cặp phiến làm lệch có đặt một điện áp (gọi là điện áp điều khiển) thì khoảng không gian giữa chúng tạo thành một điện trường Khi tia điện tử đi qua giữa 2 phiến do bị tác động của điện trường này nó

bị thay đổi quỹ đạo chuyển động Khoảng cách lệch của điểm sáng trên màn so với vị trí ban đầu phụ thuộc vào cường độ trường và thời gian bay của điện tử qua khoảng không gian giữa 2 phiến Cường độ điện trường càng lớn, thời gian bay càng lâu thì độ lệch càng lớn

Phần thứ ba: Màn ảnh M của đèn là một lớp huỳnh quang phủ lên lớp

đáy của đèn Màu sắc và độ lưu ảnh phụ thuộc vào chất huỳnh quang

Trang 10

* Độ nhạy của ống tia điện tử và máy hiện sóng

Vì tác dụng của 2 phiến làm lệch là như nhau nên ta xét cặp phiến Y làm ví dụ

Trang 11

Cường độ điện trường tỷ lệ với điện áp điều khiển UY đặt lên cặp phiến làm lệch Y

và tỷ lệ nghịch với dy Thời gian bay của điện tử qua khoảng giữa 2 phiến tỷ lệ nghịch với độ dài của phiến ly và tỷ lệ nghịch với tốc độ của điện tử Tốc độ chùm tia điện tử lại tỷ lệ với điện áp trên Anốt, ngoài ra độ lệch của tia điện tử còn tỷ lệ với L y Do vậy độ lệch theo trục đứng Y của tia điện tử dưới tác dụng của điện áp điều khiển U y trên phiến làm lệch đứng được xác định như sau:

Y là độ lệch của điểm sáng trên màn theo trục Y được tính ra mm

U A2 là điện áp trên a nốt 2, L y là khoảng cách từ điểm giữa của phiến lệch đến màn,

d y là khoảng cách giữa 2 phiến làm lệch tính ra mm Từ công thức 2.1 ta xác định

độ nhạy của ống tia điện tử:

Tương tự đối với trục X

ta cũng tính được độ nhạy tương tự:

2

.2

y y oy

l L Y

x x ox

l L Y

dy U

=

Trang 12

Độ nhạy của ống tia điện tử chính là độ dịch chuyển của điểm sáng trên màn với một đơn vị điện áp điều khiển đặt trên phiến làm lệch Thông thường độ nhạy của ống tia điện tử nhỏ hơn 0,1 mm/v Để đảm bảo độ nhạy cần thiết thì điện áp

U A2 không được chọn lớn, như vậy động năng của điện tử lại không đảm bảo làm phát sáng trên màn Để khắc phục tình trạng này, người ta đưa thêm một a nốt A 3 nữa vào phía sau của 2 phiến làm lệch gần sát màn M Điện áp này khá cao thường từ 10- 20KV thực chất là lớp than chì dẫn điện quét lên bề mặt xung quanh thành ống tia điện tử Nhờ điện trường của a nốt A 3 điện tử được gia tốc thêm sau khi qua trường làm lệch mà không ảnh hưởng đến độ nhạy của ống tia điện tử Ngoài ra nó còn có tác dụng thu nhận các điện tử phát xạ thứ cấp do va đập vào màn huỳnh quang.

Trong máy hiện sóng, các điện áp từ đầu vào trước khi đưa tới các cặp phiến làm lệch thường có giá trị nhỏ và đi qua các tuyến lệch đứng và lệch ngang Để tăng độ nhạy của máy hiện sóng ở các tuyến lệch đứng và lệch ngang thường

có các bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu Vì vậy độ nhạy chung của máy hiện sóng ngoài sự phụ thuộc vào độ nhạy của ống tia điện tử, còn phụ thuộc vào hệ

số khuếch đại của các bộ khuếch đại.

Trang 13

Khái niệm độ nhạy của máy hiện sóng được định nghĩa là độ dịch chuyển của điểm sáng trên màn dưới tác dụng của một đơn vị điện áp đưa đến đầu vào của máy Độ nhạy của máy hiện sóng được kí hiệu là Sy và Sx tương ứng với 2 trục toạ độ xoy:

Sy= Ky.Soy

Sx=Kx.Sox

Ky và Kx là hệ số khuếch đại của 2 kênh tương ứng

Nếu Uy và Ux là các điện áp đưa tới đầu vào máy hiện sóng thì dịch chuyển theo 2 trục đứng và ngang sẽ là:

Y= Sy.Uy

X=Sx.Ux

X là dịch chuyển của điểm sáng theo trục X trên màn máy hiện sóng

Y là dịch chuyển của điểm sáng trên màn theo trục Y

Trang 14

III Hướng dẫn học tập

- Tài lịệu tham khảo

Giáo trình đo lường điện- vô tuyến điện HV PK-KQ 2001 trang 176- 183

Đo lường điện – vô tuyến điện HV KTQS trang 61- 75

-Một số vấn đề cần ôn tập

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ống tia điện tử, các phương pháp điều chỉnh độ hội tụ, độ sáng, Độ nhạy

IV Rút kinh nghiệm bổ xung

Trang 15

I- Nguyên lý hiện hình trong máy hiện sóng.

Việc tạo ảnh của MHS được thực hiện bằng cách đồng thời điều khiển tia điện tử theo 2 trục xy (nghĩa là có 2 điện áp Ux,Uy đưa tới 2 đầu X,Y của MHS) Điện trường 2 cặp phiến X (PN) phiến Y (PĐ) tác động lên tia điện tử làm tia điện

tử chuyển động vẽ lên hình ảnh trên màn.

Nhận thấy (2.8) có dạng tín hiệu nghiên cứu.

4.2 NGUYÊN LÝ HIỆN HÌNH TRONG MÁY HIỆN SÓNG.

KHÁI NIỆM QUÉT VÀ CÁC CHẾ ĐỘ QUÉT TRONG MÁY HIỆN SÓNG

Trang 16

Để giải thích một cách trực quan việc tạo ảnh chúng ta xem hình vẽ sau:

t[s]

2 1

Trang 17

2- Khái niệm quét và các chế độ quét trong máy hiện sóng.

Từ nguyên lý tạo ảnh trên ta nhận thấy rằng khi t →∞ thì Ux→∞ Mặt khác màn ảnh luôn hữu hạn nên điểm sáng dịch chuyển theo trục

X sẽ lệch ra ngoài màn hình do vậy để nhận được ảnh khi t lớn bao nhiêu cũng được thì điện áp Ux phải có dạng răng cưa như hình 2.4a nhờ đó tia điện tử có thể trở về vị trí ban đầu sau khi đã dịch chuyển

ra tới rìa của màn ảnh để tiếp tục dịch chuyển một chu kỳ dịch chuyển mới.

Một quá trình dịch chuyển như vậy được gọi là quét.

Điện áp Ux gọi là điện áp quét Điện áp quét có dạng như hình 2.4a gọi là điện áp quét lý tưởng Trong thực tế điện áp quét có dạng như hình 2.4 b Nghĩa là để trở về 0 điện áp quét cần có một thời gian nhất định nào đóTng gọi là thời gian quét ngược như vậy: Tq=Tth+Tng, người

ta mong muốn tỷ số Tth/Tng càng lớn càng tốt thường từ 10-15 lần.

Trang 18

Trang 19

Trong trường hợp xét trên vì điện áp quét có dạng đường thẳng nên

liên tục gọi là quét liên tục ( hay quét tự động) Nếu điện quét có dạng răng cưa không liên tục mà gián đoạn như hình 2.6 gọi là quét đợi Chế độ quét đợi dùng để nghiên cứu các xung có độ hổng lớn

Trong trường hợp điện áp quét có dạng bất kỳ Ux= y(t) khi đó ảnh nhận được có dạng bất kì gọi chung là lit xa zu dạng quét này quy ước là gọi là quét khuếch đại Ngoài ra điện áp quét có dạng hình sin nên còn gọi là quét sin

Như vậy khái niệm quét ta có quét liên tục (tự động) kí hiệu là: A.

Quét đợi kí hiệu là: B.

Quét khuếch đại kí hiệu là: C

Trang 20

Giản đồ điện áp biểu diễn quá trình quét đợi để nghiên cứu các xung có độ hổng lớn- hình 2.5

Trang 21

Hình 2.6 Giản đồ điện áp biểu diễn chế độ quét đợi khi nghiên cứu các xung không tuần hoàn

Trang 22

II Khái niệm đồng bộ, các chế độ đồng bộ trong máy hiện sóng.

1 Khái niệm.

Đồng bộ là sự trùng nhau về thời điểm và thời gian giữa chu kỳ của điện áp quét và tín hiệu quan sát Vì vậy trên màn hình cùng một lúc ta có thể nhận được hình ảnh của một chu kì

và hình ảnh mờ của chu kì trước đó.

Điều này cho ta nhận xét rằng ảnh trên màn hiện sóng là xếp chồng của nhiều ảnh khác nhau, mỗi ảnh ứng với một chu

kì xác định của điện áp quét sự khác nhau giữa chu kì điện áp quét và chu kì của điện áp cần nghiên cứu sẽ tạo ra các trường hợp khác nhau như trên hình 2.7 dưới đây:

Trang 23

Ty

Tq1

I II

III-Trường hợp thứ 2: Ty<Tq2< (5/4)Ty và Tq2/Ty #a/b

Trang 24

Trang 25

Trên cơ sở phân tích các trường hợp đặc trưng có thể xảy ra ở trên, dựa vào ảnh nhận được trên màn của máy hiện sóng ta có thể kết luận về tình trạng đồng bộ của máy Một trạng thái được coi là đồng bộ nếu ảnh nhận được ổn định không có các đường giao nhau hoặc khép kín

Như vậy để đồng bộ phải thoả mãn điều kiện: Tq = nTy

Trang 26

Như vậy trên quan điểm nguồn tín hiệu đồng bộ người ta phân biệt 3 chế

- Tài lịệu tham khảo

Giáo trình đo lường điện- vô tuyến điện HV PK-KQ 2001 trang 176- 183

Đo lường điện – vô tuyến điện HV KTQS trang 61- 75

-Một số vấn đề cần ôn tập: nguyên lí hiện hình, khái niệm và các chế độ đồng

bộ, quét và ứng dụng trong thực tế

IV RÚT KINH NGHIỆM BỔ XUNG

Trang 27

4.3 HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HIỆN SÓNGTHEO SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG

I Sơ đồ chức năng của máy hiện sóng

Trên cơ sở nguyên lí làm việc của ống tia điện tử, nguyên lí quét và nguyên

lí đồng bộ chúng ta nghiên cứu sơ đồ chức năng của một máy hiện sóng hình 4.1 dưới đây:

KĐ đồng bộ

HiÖu chuÈn

KĐ Z

Mức khởi động

Giữ chậm

Trang 28

Bộ phận trung tâm và cũng là đối tượng của mọi quá trình điều khiển trong máy hiện sóng là ống tia điện tử Chức năng cấu tạo đã được nghiên cứu ở bài trước.

Để điều khiển tia điện tử theo trục Y người ta sử dụng tuyến lệch đứng bao gồm các khối chủ yếu sau: Bộ phân áp (PA), mạch giữ chậm (GC), bộ khuếch đại Y (KĐY).

Để điều khiển tia điện tử theo trục X người ta sử dụng tuyến lệch ngang bao gồm các khối sau: Bộ khuếch đại đồng bộ (KĐĐB), bộ tạo quét, trong đó có tạo quét đợi (QĐ), quét liên tục (QLT), Bộ khuếch đại X (KĐLN), các chuyển mạch nhằm xác lập chế độ làm việc của máy.

Bộ hiệu chuẩn dùng để hiệu chuẩn các tuyến lệch đứng và lệch ngang của máy Bộ khuếch đại Z, bộ tạo mức khởi động, bộ nguồn cung cấp nguồn cho máy hiện sóng.

Trang 29

Trước hết ta xét các bộ phận trong tuyến lệch đứng

Trong tuyến này đóng vai trò quan trọng nhất là bộ khuếch đại Y (KĐY) vì khi nghiên cứu các tín hiệu đặc biệt là tín hiệu nhỏ ngoài việc

KĐ nhằm tạo được điện áp Uy đủ lớn để điều khiển tia điện tử chuyển động theo trục thẳng đứng nó còn có nhiệm vụ tạo ra điện áp đối xứng đặt lên cặp phiến lệch đứng Dải tần công tác của bộ KĐ này quyết định dải tần làm việc của máy hiện sóng Thông thường đây là bộ KĐ dải rộng có đặc tính biên độ tần số bằng phẳng trong cả dải tần, trở kháng vào lớn, hệ số KĐ có thể thay đổi được

Bộ phân áp có tác dụng mở rộng phạm vi quan sát đối với tín hiệu lớn Hệ số phân áp không được thay đổi trong một dải tần rộng (Tự xem giáo trình trang 185)

Bộ giữ chậm có tác dụng giữ chậm tín hiệu cần quan sát một thời gian trước khi tới phiến lệch đứng

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	4,78 MB