ساختار و اصل اسیلوسکوپ نوری

ساختار و اصل اسیلوسکوپ نوری

معرفی
اسیلوسکوپ نوری (lightbeamoscillograph): پارامترهای اندازه گیری شده می تواند کمیت های الکتریکی مانند جریان یا ولتاژ و یا کمیت های غیر الکتریکی مختلف باشد که به کمیت های الکتریکی تبدیل شده اند. به عنوان مثال، هنگامی که در ارتباط با کرنش سنج در مهندسی مکانیک استفاده می شود، می تواند تنش، کرنش، گشتاور و ارتعاش را اندازه گیری کند. صبر کن. اسیلوسکوپ نوری از یک پرتو نور برای ضبط استفاده می کند. پرتو نور اینرسی ندارد و ضبط نوری اصطکاک ندارد. اثر تقویت نوری را نیز می توان با افزایش طول بازوی نوری بهبود بخشید. در مقایسه با سایر ضبط‌کننده‌ها، فرکانس کاری اسیلوسکوپ‌های نوری تا 10،{2}} هرتز بیشتر است، در حالی که ضبط کننده قلم عمومی از ۱۰۰ هرتز و ضبط کننده جت از ۱ تجاوز نمی‌کند،000 هرتز همچنین دارای مزایای حساسیت بالای جریان، خطای کم ضبط و سبک و کوچک بودن ابزار است. به ویژه برای ساخت یک اسیلوسکوپ چند خطی مناسب است که می تواند چندین یا ده ها پارامتر مختلف را همزمان ثبت کند. با این حال، نمودار شکل موج فقط پس از پردازش خاصی ساخته می شود. ظاهر می شود و کاغذ ضبط مورد استفاده گران تر است.

اولین اسیلوسکوپ نوری در اوایل قرن بیستم ظاهر شد. در آغاز دهه 1960، کاغذ ضبط مستقیم اشعه ماوراء بنفش مورد استفاده قرار گرفت که روند نمایش شکل موج را بسیار ساده کرد و عملکرد اسیلوسکوپ ها را راحت تر و قابل اعتمادتر کرد.

ساختار و اصول
یک اسیلوسکوپ نوری از یک بخش اندازه گیری و یک قسمت ضبط تشکیل شده است. بخش اندازه گیری عمدتاً از یک ویبراتور مغناطیسی الکتریک (به گالوانومتر مراجعه کنید) و یک سیستم نوری تشکیل شده است. یک بازتابنده بر روی قسمت متحرک اسیلاتور متشکل از سیم پیچ و سیم نصب شده است. پس از اینکه پرتو نور ساطع شده از منبع نور (لامپ رشته ای یا لامپ جیوه پرفشار) توسط بازتابنده منعکس شد، یک نقطه تصویر بر روی کاغذ ضبط حساس به نور توسط سیستم نوری تشکیل می شود. هنگامی که جریانی از سیم پیچ عبور می کند، سیم پیچ و بازتابنده با سیم به عنوان محور منحرف می شوند و باعث می شود که نقطه نوری به صورت افقی در یک خط مستقیم روی کاغذ حساس به نور حرکت کند. انحراف و سرعت حرکت نقطه نوری به جریان ورودی و سرعت تغییر آن مرتبط است. کاغذ حساس به نور توسط مکانیسم تغذیه کاغذ هدایت می شود و به صورت طولی با سرعت ثابتی حرکت می کند که می تواند تغییرات در زمان را منعکس کند. منحنی ثبت شده روی کاغذ حساس به نور، فرآیند تغییر جریان ورودی با زمان است و شکل تابع ثبت شده y=f(t) است. اسیلاتورها معمولاً بسیار کوچک ساخته می شوند و یک اسیلوسکوپ نوری را می توان به چندین نوسانگر (تا 60) مجهز کرد. با تنظیم موقعیت هر نقطه نوری به صورت الکتریکی یا مکانیکی، می توان چندین متغیر را به طور همزمان یا متقاطع ثبت کرد.

عملکرد و برنامه های کاربردی
نوسانگر بخش کلیدی اسیلوسکوپ نوری است. مدل های مختلف اسیلاتورها دارای فرکانس های طبیعی، محدوده فرکانس کاری، حساسیت ها و حداکثر جریان مجاز متفاوت هستند. هنگام استفاده از آن، یک ویبراتور مناسب با توجه به سیگنال اندازه گیری شده انتخاب کنید. خطای ضبط یک اسیلوسکوپ نوری به طور کلی ± 5٪ است. فرکانس طبیعی اسیلاتور می تواند به 15000 هرتز برسد و می تواند سیگنال های فعلی زیر 10000 هرتز را ضبط کند. قسمت اندازه گیری توسط جریان هدایت می شود و امپدانس ورودی کم است و معمولاً فقط چند ده اهم است. برای ضبط منابع سیگنال ولتاژ داخلی با مقاومت کم یا منابع سیگنال جریان مناسب است. اسیلوسکوپ های نوری عمدتاً برای ثبت فرآیند گذرا جریان الکتریکی و همچنین ثبت و تجزیه و تحلیل کمیت های غیر الکتریکی مانند ارتعاش و کرنش استفاده می شوند و همچنین می توان از آنها برای مشاهده پدیده های فیزیولوژیکی استفاده کرد.