Светлинен осцилоскоп
Изпитване на конструкции с динамични натоварвания
За да запишете амплитудите и времевите отпечатъци, върхът 4 или лостовото устройство 17 трябва да се приведе в контакт с вибриращия елемент на конструкцията, като ориентирате пръта 3 в посоката на вибрациите на изследвания елемент и включете вибрографа чрез завъртане на копчето 16. При най-силното напрежение на пружината, прътът 3 с върха 4 може да следва елемента с ускорение до 20 g.
Тялото на инструмента с всичките му свързани части образува инертна маса, която се държи от ръцете на експериментатора.
Ръчен виброграф записва виброграма с амплитуди от 0,05 до 6 mm при честоти от 5 до 100 Hz.
Недостатъкът на ръчния виброграф е относително ниската точност (до 8%), както и ограничените параметри на измерваните амплитуди и честоти.
Светлинният осцилоскоп е предназначен за визуално наблюдение и синхронен запис върху фотолента на функциите на една или няколко (до 12) изследвани времеви величини, наречени осцилограми. Това се осигурява от набор от галванометри с различни собствени честоти и широк диапазон от скорости на филма.
За записване на бързо променящи се напрежения или деформации на конструкцията успешно се използват телени тензодатчици със запис на осцилограма (виброграма) на осцилоскоп. Тензодатчиците за динамични изпитвания се използват същите като за статични изпитвания, но със значително повишено омично съпротивление до 500-1000 ома, а понякога и до 2000 ома.
При запис на осцилограми е необходимо да се усили токът, подаван от жични сензори към осцилоскопа.
Взаимното разположение на отделните части на инсталацията е показано на фигура 12. Ако източникът на захранване е променлив ток, тогава устройствата се свързват впоследователността, показана на фигурата: AC усилвател 2 е свързан към моста на Wheatstone 1, токоизправител 3 е свързан към усилвателя и осцилоскоп 4 е свързан към последния. Усилвателят заедно с токоизправителя образуват тензометричен усилвател.
Осцилоскопите се делят на инерционни (стъб) - за запис на честоти до 1000 Hz и инерционни (катодни) - за честоти над 1000 Hz. Най-често срещаните са контурните осцилоскопи.
Контурни осцилоскопи (светлинен лъч). Основните части на осцилоскопа са измервателна верига и устройство за визуално наблюдение и фотографско записване на осцилограми.
Осцилоскопите могат да бъдат едноконтурни и многоконтурни.
Контурът (вибратор) на осцилоскопа (фиг. 13) се състои от магнит 1, направен под формата на цилиндрична подкова, между полюсите на която има вертикална телена верига 2, опъната от спирална пружина 3. Върху контура е фиксирано светлинно огледало 4 с размери 1,0X1,0x0,05 mm. В краищата на контура са прикрепени проводници от контурен тензодатчик, залепен към изследвания обект. Огледалото е в постоянно магнитно поле, създадено от магнит. Когато токът, изпратен от тензометричния датчик, преминава през контура, около контура се създава собствено магнитно поле, което взаимодейства с магнитното поле и кара контура да се усуква и огледалото да се върти. Големината и посоката на ъгъла на въртене на огледалото зависят от силата и посоката на тока, преминаващ през контура. Към огледалото се насочва лъч от електрическа крушка, преминава през съответните лещи и при завъртане на огледалото този лъч се отклонява под ъгъл, колкото по-голям е, толкова по-силен е токът през сензора и контура. Лъч светлина, изпратен от огледало, се насочва към движещ се фотографски филм и записва осцилограма върху него.
Обмислиоптична схема на осемконтурен универсален осцилоскоп тип Н 700 (фиг. 14). Крушка 1 излъчва светлинен лъч, преминаващ през кондензатор 2 и диафрагма 3 под формата на плоча с осем тесни вертикални прореза, които разделят общия паралелен светлинен поток на осем плоски лъча под формата на светлинни пластини.
В по-нататъшното описание и на чертежа се разглежда трансформацията само на един плосък лъч светлина, тъй като всички останали седем лъча се трансформират по същия начин, както е показано на диаграмата.
Всеки плосък лъч светлина пада върху неговото вертикално въртящо се огледало 4. Тези огледала са монтирани по такъв начин, че лъчът светлина, отразен от огледалото 5 и след това от огледалото 8, пада през лещата на шлейфа 7 върху неговото огледало 6, монтирано на телена верига; на два влака, разположени в средата, светлинните лъчи преминават, заобикаляйки огледалото 8. Светлинният лъч, отразен от огледалото 6, преминава отново през лещата 7 и, отразен от огледалото 8, попада частично върху огледалото 9 и частично върху отрицателната сферична леща 16. Част от светлинния лъч, който удари огледалото 9, се отразява от него, а след това от огледалото 10 и, преминавайки през цилиндричната леща 11, се фокусира записана на фотолента 12. Другата част Светлинният лъч преминава през отрицателната сферична леща 16, цилиндричната леща 15, отразява се от огледалните повърхности на въртящия се барабан 14 и удря екрана от матирано стъкло 13.
За да се получи времевата скала на фотолента, е предвиден времеви маркер, който представлява микрофонен зумер, чиято подвижна част осцилира с определена честота, записана на същата лента. Маркерът за време е инсталиран вместо един от контурите в първия слот, в който са предвидени съответните контактни пръти за това. Таймер регистрира честота500 или 50 Hz с точност ± 1%.
С помощта на осцилоскоп можете да записвате:
- деформации на огъване (огъвания);
- ускорение и други характеристики.
На една лента можете едновременно да записвате няколко вълнови форми, получени от различни контури. Скоростта на лентата може да се регулира от 1 до 5000 мм в секунда.
Тензометричният усилвател е предназначен за усилване на сигналите от включените в мостовата схема тензодатчици (фиг. 12). Честотата на измервания процес е 5 - 7 пъти по-ниска и е в диапазона 0 - 7000 Hz.
Усилвателят се състои от автономно или вградено захранване, няколко еднотипни блока, генератор на носеща честота, индикатор за изходен ток, превключватели, копчета и слотове за включване, настройка, градиране и балансиране на моста. Изходите на усилвателя са предназначени за свързване на галванометри (шипове) на светлинни осцилоскопи.
Принципът на работа на усилвателите е, че работният тензодатчик, залепен към конструкцията, е свързан към устройството и предварително балансиран, когато конструкцията е разтоварена. Стрелката на галванометъра е настроена на нула. Когато конструкцията е натоварена поради деформация, тензодатчикът променя съпротивлението си, мостът се разбалансира и се появява напрежение на носещата честота, което се усилва и подава към фазово-чувствителния детектор на фона на носещата честота. Изходният сигнал е пропорционален на измерената деформация. Този сигнал се подава към милиамперметъра и осцилоскопския галванометър. Всеки усилвателен блок има превключвател за стъпаловидно измерване на усилването. В допълнение към галванометри на светлинни осцилоскопи, електронни осцилоскопи и магнитографи могат да бъдат свързани към усилвателя.