电器测试技术(六)第三章 电压电流瞬变量的测量和波形记录.pdf

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电器测试技术(六)
Measuring and Testing Technigue for
Electric Apparatus(F)
上海华通开关厂陈璧光
第三章电压电流瞬变量的测量和波形记录
的。图3-21是应用最广泛的通用型电子示
第二节电子示波器
波器的基本电路方框图。从方框图可看出电
子示波器主要由示波管、Y轴输入电路,X
光线示波器由于操作方便,在电器试验轴输入电路、锯齿波扫描电路、触发路、
中曾广泛使用。但它受振子结构上的限制,
只能用于测量频率较低的电压、电流等信时标发生器电路等所组成。下面简要介绍这
号,例如一般用在频率不大于1000HZ的正
些电路的组成及原理。
弦波形讯号上。当被测信号的频率更高时,
(一)示波管示波管是电子示波器的
如仍采用光线示波器,就可能发生所记录的
重要部件,它主要由电子枪、偏转系统、荧
波形与被测波形不一致的情况,即记录的波光屏等三个基本部分组成,其理结构如图
形会发生畸交。在此情况下应考虑改用电子
3-22所示。
示波器。
我些
电子示波器的基本原理
电子小波器的全称应是电子射线示波器
或阴极射线示波器,电子示波器(或阴极示9
波器)是简称。
就η际
电子示波器有多种类型。不同类型示波
图3-22示波结构示意图
器的电路也有所不同,但基本电路则是相同
1。电子抢部分电子枪部分包括灯
?ぞ∞
熊板
第二阳
阳
も「前置加被
r
斯丝
图3-21电子示波器的基本电路方框图
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丝、明极、栅极、前置加速极、第一阳极、第产生一横向力
部分将被阻挡,只有初速足够大的电子オ触双殆试得-会で8
二阳极、第三阳极等。灯丝用以加热阴极y
may
3-47)
阴极是一金属圆筒,表面涂有能发射大量电而
(3-48
子的氧化物,当阴极被加热时可不断发射出
从上二
(3-49)
电子;栅极套裝在阴极的外面,其电位低于
阴极,因此,从阴极表面发射出的电子的
穿越栅极顶部的小孔到达荧光屏上,故调节
故得
栅极电位就可控制射向荧光屏上的电子流的
密度,从而达到调节荧光屏上光点“亮度”
(3-50)
的国的;前置加速极也是一金属圆筒,但筒
内有一个或几个金属膜片,膜片中心有小又
(3-51)
孔,膜片的作用是阻挡偏离轴线的电子束
使电子東能保持较细削截面,前置加速极的和
2m1=:c
电位高于枬极,因此,它对电子流有加速作从上三式得:
用,同时把栅极和第一阳极隔离开,减少亮
(3-53)
度调节与聚焦调节的相互影响。第一阳极是
短园筒或园盘,其电位低于前置加速极
又从图3-23和式(3-53)可得
但因簡短、孔径大,故与栅极不同,不会阻
tg
U
挡电子流的通过。第一阳极的主要作用是协
同第二阳极对电子束进行“聚焦”,即调节上式a是电子ε被偏转后离开偏转板时的运
第一阳极的电位可把电子東的焦点正确调节动方向与轴线间夹角く见图3-23)。故得
在荧光屏上;第二阳极的电位最高,其作用
g=g:+L榑c
除加速电子流外,也起辅助聚錤作用。第
,2.び.
阳极是指在示波管靠近炭光屏的内侧涂布的
4Uプxd2U2d
层导电石墨,第三阳极加正极性高压,对
电子束趄加速作用,但由于它靠近荧光屏,
(+u)
也起收集荧光屏上被电子流轰击后产生的
般工>1/21故
次电子的作用。
偏转系统偏转系统包括γ偏转板
y 2d t:
?びy=KyUy(3-55)
く又称垂直偏转板)和X偏转板(又称水平上面各式中
偏转板),都是由一对相互平行的金属板
-一电子电荷;
(死图3-22)组成的。当Y、X偏转板都未
电子质量
加上电压时,上述聚焦后的电子束将在荧光
Ey一两r偏转板间电场强度y
屏的中心部位产生一个不动的亮点,要此亮
Uy一加在两Y偏转板间电压(直
点在垂直位置上移动(即上下移动),可在Y
流)
偏转板上施加一定电压,使电子束向上或向
ayー电子e在电场力F,作用下的
下偏转;同样,要此亮
点在水平方向上移动,
可在偏转板上施加电
压。下面推导电子東通
过偏转板(加有真流
电压)时被偏转的计算
公式。偏转板的电场对Y船Y
通过的电子束中任一电
子e(参见图3-23)都要
图3-23电子東在偏转板中受力偏转示意图
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横向邬速度y
奖,即短余辉(1ms以下)示波管、中余辉
Uo-一电子e从第二阳极刚述入r偏(1ms-100ms)示波管和长余辉(100m5以
转板时的速度
上示波管
2第二阳极与阴极间的电位差;
二)Y轴输入电路,Y轴输入钜路主
t1电予e通过Y偏转板的耐闯要包括RC衰减器、前置放大器、延退线、
y-一子c经r偏转板偏转后偏移输出放大器、比较也压发生器等。被测电压
的距离,即从荧光屏上a点移究经RC衰减器衰减至合适值后输入前置放大
点的距离
器进行放大,经放大后的电压通入延迟线经
dー见图3-23
定时问延迟后送入输出放大器再进行放
从式(3-55)可知当工、、d、U2已定后,?将大,此放大后电压最后接至Y偏转板上,对
与び,成正比变化,即测得3值(尺寸)就可通过r偏转板的电子束进行偏转。从式
据以确定加在y偏转板上的电压y。故上式
55)可知从偏转尺寸(即3值)的大小就
是电子示波器测量电歴信号的原理依据。同可确定被测电压的大小(电压帳偵)。下面
样原理显然也适用于X偏转板,即
逐一介绍这些环节:
x=XxUびx(3-56)
RC流器。被测电压一般可在
2d U.
十几毫伏至几百伏的范围内变化,如把此大
式中x是电子c经Ⅹ偏转板偏转后偏移的距范围内的任一电压值都直接输入至前置放大
离,U是加在两x偏转板间的电压值(直器、前置放大器很难保证都能正常工作。为
流
此,可在放大器前加一衰减器来解决。衰减
荧光屏在示波管前端玻璃的内壁器必须采用阻容式的分压器,不宜采用电阻
上涂布一层荧光粉,此荧光粉在高速电子流分压器。这是由于被测电压不论是直流、交
撞击下会发出亮光。这一涂有荧光粉,具有流或脉冲电压,都可看作是频率的函数,故
发光功能,可用以显示被测信号的波形的部如采用电阻分压器,则由图3-24(a)可知由
分称为荧光屏。光屏发光的亮度与电子束于寄生电容C。的存在(C。包括前置放大器
电子密度和速度有关,故加大栅极电压以增输入电容和引线分布电容)使此电阻分压器
大电子密度或提高阳极电以增加电子速度的分压比也变为是频率的函数。因C。的容
都可增加亮度。荧光还有一定余辉,即电子停抗与频率有关,频率增大容抗减小,输出电
止轰击后,亮度并不立