检测技术与仪器ppt

  免费在线阵列式记录仪器 阵列式记录仪器是20、世纪80年代初国际上出现的一种新型记录仪器，它综合运用了数字技术、薄膜技术和现代光学等技术。这种记录仪器没有传统的记录笔，其记录方式是在记录纸上留下记录痕迹的“阵列”。目前记录用的阵列有静电阵列、热阵列、偏振光栅阵列等三种形式。 5.3.2.1静电阵列式记录仪 静电阵列式记录仪主要部分的原理结构如图5—21所示。它是由记录头、上色头、背衬平板和记录纸等主要部分所组成，其他的还有辅助部分真空刮板。记录头头部是具有l 000条导线个导线元件，它们在记录时与记录纸相接触；在记录头端头导线个铜棒条，称为极靴 图5—21 静电阵列式记录仪的原理结构 1一记录纸；2一背衬平板；3一记录头；4一上色头；5一线） 工作时待记录模拟信号经数字化处理后转换成二进制开关码，模拟信号每一个幅值的离散数字量对应于一个相应位置的导线元件。信号输入时，对应信号幅值点下的导线元件就带负电位，而使一正电位施加于此导线元件最近的两侧极靴。这样使与导线元件相帖纸面上那一点带负电荷，当这一段记录纸向前移至上色头的下面时，由于上色头内喷下带有负电荷的墨粉，使纸面上带有负电荷的点吸附墨粉颗粒，留下记录痕迹，最后暴露在空气中后，所粘附的 墨粉永久地固定在纸上。 这样就将所记录的波形完全固定在记录纸上。纸的走速一般会用等于或低于导线元件宽度四分之一毫米的增量向前移动，每移动一步信号变换幅值一次，以形成随被记录信号幅值变化的波形。应当看到，这样记录下的波形是以许多小段相互衔接的波形。例如信号幅值以每秒一千次的速率变化，则100 Hz的正弦信号就以每周期l0小段相接的曲线 Hz的方波如此记录则可得到非常准确的尖锐过渡角波形 5.3.2.2热阵列式记录仪 热阵列式记录仪输入信号的变换同静电阵列，但是其记录头是加热元件阵列，它也是在记录纸宽方向上以每毫米4根的密度均匀分布。记录纸是热一色敏感性的，沿加热元件阵列的纵向紧贴其走纸。记录头在技术上有些特别的条件，目前仍属于专利，它绝大多数都是一个薄膜微电子电路，其上布有密排极细导线通过薄膜电阻与公用总线相连。薄膜电阻排列成直线形成加热头阵列。薄膜电阻加热元件后面具有一个高导热性的背衬，以便将多余热量通过热交换器迅速散去，热交换器以强迫通风方法冷却，保证在加热头工作时不致因为余热波及边缘。 薄膜电路的前端是驱动电路，它是用来分配馈电顺序的控制以及提供一定功率的加热元件用电流。工作时，待记录信号经过数字化处理后送入驱动电路，信号幅值的每一离散值均成正比地对应于相应位置的加热元件，它们按数值高低顺序排列，信号幅值处于某数值时，驱动电路给相应位置的加热元件馈电，该加热元件发热，覆盖其上的热一色敏感记录纸上留下一个记录痕迹点，信号幅值一直在变化，对应于信号幅值的加热元件位置一直在变化，也就是对记录纸的加热点随信号幅值相应地变化，在记录纸匀速向前时，记录纸上就形成与待记录信号相对应的记录波形 5.3.2.3光闸门阵列记录仪 它可在施以电信号后1弘s内改变光的偏振方向。这样，由水平偏振滤波片过来的水平偏振光遇到此光闸门阵列，因绝大多数光闸门未馈电而使偏振光不改变偏振方向通过。只有一个，即对应于当时模拟信号幅值大小的那个位置的光闸门单元处于馈电状态，使经过这一光闸门的水平偏振光变为垂直偏振光。这些光束再经过垂直偏振光滤波片6后将水平偏振光全部滤去，仅剩唯一的一束垂直偏振光通过，最后落在感光记录纸上，形成一个光点使感光记录纸上留下一点记录痕迹。被记录波形的幅值变化，光闸门阵列中被馈电光闸门单元位置随之相应变化，而使在记录纸上的光点不断随被记录波形幅值变化，在记录纸匀速走纸时即绘出被记录的波形。图中所绘偏振光似有一定的振幅，这主要是为说明偏振方向，其实就是宽度很小的一束光线，在记录纸上成像时也仅是一个很小的光点 5.3.2.3光闸门阵列记录仪 光闸门阵列记录仪的原理结构见图5—22。紫外线光源l所发的光由凹面镜2反射成一排平行光束，这是一组未经偏振化的光束，该光束经过水平偏振滤波片3变成水平方向的偏振光束。图中4为一个光闸门阵列，这是光闸门阵列记录仪的关键器件，它由在宽12英寸内均匀排列的960个(约每毫米3个)光闸门单元所组成，每一光闸门均与将占时20弘s的斜坡编码信号分成960个等分时间间隔中的一个相对应，见图5—22b。当模拟信号输入时，模拟信号依时间顺序与斜坡编码作比较，若信号幅值等于斜坡编码信号中某值时，比较器使此值所处的时间间隔对应的光闸门打开，所以与前两种阵列相类似，每一光闸门依次与被记录模拟信号的一个幅值相对应。光闸门单元由电偏晶体(如磷酸二氢钾等)制成，这种电偏晶体具有电光效应，相当于一个特殊的“电子开关”，在不馈电时，偏振光可以不改变偏振方向通过；馈电后，偏振光通过时偏振方向旋转90。 5.3.2.4阵列式记录仪器的动态响应 随着阵列式记录仪器的出现，传统的以正弦、余弦作激励的频率响应定义在这种仪器中显然已不适用。阵列式记录仪中没有机械活动系统，没有机械刚度、惯性和阻尼等方面的结构，它可以很准确地记录下富有丰富频率成分的波形(例如方波信号)。但是它也带来一些新的问题，要建立新的动态响应指标来评价它，目前对阵列式记录仪的动态响应指标推荐下列三种概念：峰值捕捉、带宽和波形响应，在实际在做的工作中具体采用哪一项指标需视使用情况而定。峰值捕捉的含义是能让记录仪记录下真值的最短脉冲延续时间，即一个时域脉冲若其宽度超过峰值捕捉就能满值地被记录下来； 5.3.2.4阵列式记录仪器的动态响应 带宽的含义是在一定的波形精度要求下，能记录下来的最高频率。例如某种阵列式记录仪，在记录波形精度要求2％的情况下，可记录的最高频率为5 kHz，而在20％的精度要求下，则能记录l5 kHz，这些就是这种记录仪器的带宽；波形响应是指一频率值，在此频率值下一个正弦波的波形可由阵列式记录仪确定下来。由于阵列式记录仪所记录下来的波形是由许多小线段所组合成的直放图，为了能够更好的保证形成较完美的正弦波形，就必须确定在一周期内的波形至少由几个线段所组成，由于波形的幅值转换速度有一定限值，所以能记录的波形频率也相应有了限制。如某种阵列式记录仪要在正弦信号的一周期内以十小段组成，若幅值转换速度为1 000次／秒，则其可能达到的频率为l00 Hz。这就是这一阵列式记录仪的波形响应值。 图5—22光I圃门阵列记录仪的原理 5.3.2.4阵列式记录仪器的动态响应（续1） 5.3.3波形存储式记录仪 解决频响问题的第三种技术方案是采用“波形存储”的方法。其工作原理方框图见图5—23，模拟待记录信号输入后，先经抗混滤波处理，然后经采样、保持和A／D转换后，模拟信号就转化为数字信号，将数字信号在存储器中存储起来。在需要绘制波形时，就由存储器中取出数字信号，经D／A转换后变为模拟信号，但此时信号还不能送入记录仪，因为所得信号还有数字信号幅值分段跳跃的痕迹，记录出的信号近于直方图中表现为尖角部分的高频成分滤除后，才能恢复原模拟信号的光滑过渡波形，将此波形送入普通的显式记录仪记录下被测信号。如果数据采集系统的速度和位数都足够高，而存储器的容量又足够大，那么存储器对于一些具有高频成分的信号均能精确、充分地予以记忆。 5.3.3波形存储式记录仪 这种方案的最大特点是在将存储器所记忆的数字信号重放时能够准确的通过后续记录仪器所能接受的频响范围人为控制重放信号的速度。如一个高频信号在用普通记录仪器直接记录时，由于频响的限制，难以不失真地记录下其波形。但在存储式记录仪器中可以在高速存储后，采用较慢的速度由存储器中重放，此时再配合以较高的记录纸走纸速度，普通记录仪就可以较好地将波形准确地记录下来。这样在记录某些时域波形密集、含高频成分较多的瞬态过程时，就可以充分扩展时间坐标，频响也在普通记录仪不失真范围内，而将其准确、展开地记录下来。 图5—23波形存储器原理图 5.3.3波形存储式记录仪（续1） 这一系统解决了信号频率高，而普通记录仪系统频响跟不上的矛盾；同时也解决了极短瞬态过程需要仔细观测分析其波形细部变化的问题。由于有了记忆功能，对于一些科技、生产上突发性事件(如地震、工业事故等)，均可采用外触发器来启动记录，系统的存储装置能连续长期地采集客观物理量的变化波形值，在存满后还可采用以最新的 数据更替最旧的数据的方法作“滚动”记忆。只有在客观物理量超过或低于某一阈值时才能启动记录，这样就把突发事件发生后的重要波形段记录下来；另外还能够使用“预触发”功能，即触发后将存储的事件发生前的先兆信号调出记录，以分析事件发生的前因 5.3.3波形存储式记录仪（续2） 波形存储可做成独立的装置，也可在通用记录仪器上配此附件，现有的专用瞬态记录仪大都采用这种系统。波形存储记录仪的记录频率高限现在已转移到数据采集系统的采集转换速度上来。目前所能记录的信号频率高限可达20～50 kHz。随着数字技术的提高还有很大的潜力。 2．重放过程 与记录过程相反，当被磁化的磁带经过重放磁头时， 图5—14磁带磁化过程和剩磁曲线剩磁通线穿过铁心，从而在线圈两端产生感应电势。因为磁带不断移动，磁带上留存的剩磁一直在变化，铁心中的磁通也一直在变化，在线圈绕组中获得的感应电动势就和磁通西，的变化率成正比 5.2.2磁带记录仪的基本工作原理（续2） 图5—15重放磁头及其放大器特性 5.2.2磁带记录仪的基本工作原理（续3） 由上式可见，重放磁头的感应电动势E的大小不仅取决于被记录信号电流的幅值，而且还与其频率有关，另外，重放磁头的感应电动势和被记录信号电流在相位上还差丌／2，若被记录信号是由多种频率成分组成的，重放时将引起幅值畸变和相位畸变，即产生严重失真。为补偿重放磁头的这种微分特性，其重放放大电路应具有积分放大的特性。如图5—15所示 5.2.2磁带记录仪的基本工作原理（续4） 3．消磁过程 磁带存储的信息可以消除。消除的方法是利用“消磁磁头”通入高频大电流(100 mA以上)。走带速度为口、频率为，的信号电流在磁带上的记录波长. 如果A远小于磁头工作间隙d，那么磁带上的一个微段在行经工作间隙时就受到正、反方向多次反复磁化。当这微段逐渐离开工作间隙时，高频磁场强度逐步减弱，故微段磁带上剩磁减弱，最后宏观上不再呈现磁性。 按照信息记录方式，磁带记录可分为模拟记录和数字记录两类。 1．模拟记录方式 模拟记录方式分为直接记录式、频率调制式、脉宽调制式等。 (1)直接记录式 直接记录式(简称DR式)出现最早，在语言、音响录制中用得很普遍。在测试信号记录中，对于一些要求不高的场合也还有应用。其优点是记录器结构相对比较简单、价格相对较便宜。但它存在以下一些问题，使其应用受到限制。 5.2.3记录方式 一是重放磁头所反应的是磁带上剩磁所提供的磁通量的变化率，即输入信号的微分，因此直接记录在重放时对低频信号的灵敏度必然很低，对直流信号因变化率为零而使重放输出为零。所以，直接记录方式不能记录50 Hz以下的低频信号，而且信噪比较低。由于在重放时对输入信号作微分处理，因而在幅值上引入了频率因子使其高频输出增益大，低频输出增益小；在相位上使各种频率成分均有90。相移，这样使输出信号相对于输入信号有很大的失真。未解决这一问题，应使重放放大器具有积分特性，使信号在幅值上得到“等化”处理，而在相位上则作了相应的90。反相移，从而使重放放大器输出信号与输入信号波形趋于一致 5.2.3记录方式（续1） 5.2.3记录方式（续2） 二是在记录信号时对磁带磁化的非线性造成重放时信号的严重失线的磁化曲线可见，曰，与日在所有各段上不都是线性关系，在其零点附近和两端头都具有很严重的非线性关系。这样若要记录一个均值为零的正弦波信号，则经上述的充磁、剩磁过程，在磁带上记录的剩磁变动情况就再也不是正弦波变化了，而是畸变了的波形——钟形波，如图5一l6所示，称为钟形失线） 为客服这一波形失真，就需尽量使信号在记录过程中工作在曰。一日曲线的近似线性段。为此需采用“偏磁技术”。偏磁技术有直流偏磁和交流偏磁两种，用得较多的是交流偏磁，因为它能够尽可能的防止直流磁化时所产生的直流噪声 5.2.3记录方式（续4） 交流偏磁是利用偏置振荡器产生一个等幅高频偏置信号与放大后的输入信号叠加在一起，馈入记录磁头线圈。使叠加后的信号幅值能和磁带的剩磁曲线的线性段相对应。这样虽然在记录过程中通过零点的高频振荡都产生钟形失真，但高频振荡上的低频信号(反映为叠加后信号的上下包络线记录方式（续6） 直接记录式的优点是结构相对比较简单，工作频带宽(50。1 500 kHz)；缺点是易产生“信号迭落”，即由于磁带上介质不均匀，或有尘埃、损伤等，使输出信号的幅值下降。此外，直接记录法的低频响应性能也较差。 (2)频率调制式 频率调制式(简称FM方式)是目前应用最为广泛的调制方式。图5—18所示为频率调制式方框图。输入信号经过FM调制器，将幅值的变化变为频率的变化，其频率偏移正比于输入信号的幅值。当输入正信号时，载波频率增加，当输入负信号时，载波频率减小。图中表示了输入矩形波或正弦波时频率时增时减的变动情况。重放时，重放磁头所拾取的频率信号经频率解调器和低通滤波器后，将信号还原成被记录信号。 5.2.3记录方式（续7） 频率调制方式的优点是，可以记录低频及静态过程，信号迭落小，频率变更对相位偏移的影响极小，故重放波形正确。缺点是对磁带传动机构的速度精度要求十分高，否则在记录或重放时，磁带速度的变化事实上产生了与信号调频同样的效果。由此产生的误差称为“变音颤动”或“速度偏差”。 频率调制式工作频带一般为0—40 kHz，适用于记录低频信号，如机械振动、噪声等 图5—18颓率调制式方式 5.2.3记录方式（续8） 5.2.3记录方式（续9） 数字式记录是把待记录信号放大后，经过采样保持、A／D转换后变成二进制代码脉冲，这些脉冲由磁带记录卞来，重放时这些代码经由D／A转换再变为模拟信号恢复被记录波形，或将脉冲码直接输入数据处理装置中去做处理和分析。 5.2.3记录方式（续10） 数字记录方法的特点是被记录的信息只是二进制的“0”和“1”。磁带的数字记录是基于磁带正负方向磁层的饱和磁化。图5一l9表示了数字式记录器写入、读出“1”与“0”的过程。在写入“1”时，记录磁头电流方向由a----’b，此时磁层磁化方向为S—N，磁通西为正值。当读出“l”时，在重放磁头线圈输出端为先负后正的感应电动势，这个电动势通过放大器和鉴别线路后取出“l”信号，在写入“0”时，记录磁头电流方向由6一。，同理可取出“0” 5.2.3记录方式（续11） 5.2.3记录方式（续12） 数字记录的优点是准确可靠，记录带速度不稳定对记录精度基本无影响，记录重放的电子线路简单，储存的信息可直接送到电子计算机做处理。其缺点是在进行模拟信号的记录时需作数字化转换，而需要模拟信号输出时，重放后还需作D／A 转换，这样就使记录系统复杂化。另外数字记录的记录密度低，只有调频记录方式的1／10 5.2.4磁带记录仪的应用 磁带记录仪有广泛而多样的用途。图5—20概略表示了应用磁带记录仪时仪器的组合方案。在其输入端，被测量力、位移、温度等，经过传感器转换为电压信号后，即可输入磁带记录器。一般磁带记录器的额定输入为l。10 V，如果输入信g-ifti过10 V，应采用衰减器。如信号微弱，则采用放大器。在选用放大器时，需考虑与磁带记录仪的匹配问题。在它的输出端，可以接到电子示波器、光线示波器及频率分析仪等，进行波形显示或分析。磁带记录仪的输出阻抗较高，适宜与电子示波器、A／D转换器等配套。如需接低阻抗负载的光线示波器、笔录仪等，则需进行阻抗变换。当采用模拟式磁带记录仪时，需经过A／D转换器，才能接入电子计 算机进行数据处理。当采用数字式磁带记录仪时，在它的输入端，被测信号经过A／D转换，在它的输出端接人电子计算机。 图5—20应用磁带记录仪时的组合方法 5.2.4磁带记录仪的应用（续1） 表5—2国内外磁带记录仪性能比较 5.2.4磁带记录仪的应用（续2） 表5—2介绍了部分国内外磁带记录仪的技术性能。表5—3列出了各种记录仪的性能比较，可供选用时参考。 5.2.4磁带记录仪的应用（续3） 5.2.4磁带记录仪的应用（续4） 5.3新型记录仪器 所谓新型记录仪器是有别于传统的记录方式、活动系统不以机械运动部件为主体的新一代记录仪器。一些传统的记录仪器虽然目前仍然在生产和科研中大量使用，但随技术的进步，它们逐渐被新一代的记录仪器所更新。新一代记录仪器在其使用性能、静态特性，特别是在动态特性方面令传统的记录仪器望尘莫及 5.3新型记录仪器（续1） 新型记录仪器的性能比传统的记录仪器有很大的提高。例如在笔式记录仪中，使用加压射出细微墨水结合具有微孔塑料图面的记录纸，墨水出笔后立即渗入微空，这样记录纸干得快、不涂化，表面异常清洁，手指在刚绘出图形的纸上抹过也不可能会出现一点墨迹污斑。又如利用压电材料的“逆压电效应”对输液管道作“微挤出”也对墨水的排出有较大的改进。“热笔”记录仪是发展迅速的一种记录仪，其关键部分笔尖和记录纸采用了与众不同的原理。陶瓷记录笔中装有加热元件，所产生的热量通过可传热的钻石笔尖在记录纸上划写。记录纸是一种具有“热一色敏感”性涂层的薄纸带，涂层受热部分会由无色而显出深色印迹，加热笔尖在记录纸上划过时，所到之处就留下记录波形。还有些热一色敏感纸对不一样的温度能显出不同的颜色，笔加热到不一样的温度划写时就能显出不一样的颜色的波形，使不同通道的波形记录易于辨认。热笔记录仪不用墨水，避免了因使用墨水带来的一切弊端。但目前这种记录纸的价格相对较高，保存条件也要求比较高。 5.3新型记录仪器（续2） 在走纸驱动系统方面，新型记录仪器以数控步进电机取代了传统的机械齿轮等传统系统，记录仪器的重量大为减轻，体积也相应缩小，走纸速度只需要用驱动脉冲数量就能控制。 传统记录仪器的记录笔驱动机构，特别是记录笔和记录纸之间的机械摩擦造成记录幅值的双向误差。在检流计笔式记录仪器中，因记录笔与转轴距离过大，所以存在比较大的摩擦力矩，因此笔尖记录波形幅值的误差较大。提高笔尖和记录纸的表面接触光滑度对减小误差能起到一定的作用，如果笔尖不接触纸面或接触压力很小则因摩擦力而造成的误差可基本消除，喷液式记录笔就实现了这一步。热笔记录仪利用笔尖加热，局部溶化记录纸表面涂层形成润滑效果，减少了摩擦。落弓打点式记录仪彻底消除了笔纸间的摩擦，只是所绘制的波形不连续 5.3新型记录仪器（续3） 在检流计式笔式记录仪中，记录笔驱动机构的非线性表现较为突出，它以笔走的圆弧来代替直线幅值，造成非线性正切误差。在新型的记录仪器中，各种直线导轨的精密杠杆机构将旋转运动转化为记录笔的直线运动，并使这一直线运动的幅值正比于转动机构的偏转角，或直接达到正比于被测物理量的变化，这样大幅度的降低了非线性正切误差。在比较先进的记录仪器中，运用记录笔位置反馈系统的记录机构进一步提升了记录幅值精度 5.3新型记录仪器（续4） 在动态测试领域中记录仪器记录随时间迅速变化的物理量，其记录范围及精度反映出记录仪器性能的好坏。动态特性最主要的指标是不失真记录的工作频段，就可以使用频率响应范围。高性能记录仪一定要具有较宽的频率响应范围，只有这样才可以使富有丰富频率成分的信号不失真地记录下来。传统的电位笔式记录仪其工作频段仅仅在10 Hz以下；检流计笔式记录仪的工作频率范围也只能在100 Hz以下，比较先进的记录仪在运动系统中引入了速度反馈，可使频率响应提高到125 Hz(记录幅值在10 mm峰一峰值范围内)。光线示波器由于以光束取代传统的机械笔，其机械惯性大为减小，频率响应可达1．5 kHz，但是其振动子内部的测量部分仍然是机械扭振系统，只有活动系统脱离了机械运动部件的记录仪器才能进一步提升频率响应。科学技术的发展为解决记录仪器的频率响应问题创造了条件，新型记录仪器摆脱了以机械活动系统为主体的记录方式。 5.3新型记录仪器（续5） 记录仪器的发展趋势是“智能化”。记录仪器配以电脑，其性能和功能将大幅度的提高和扩展。人们只要在开始阶段按照测试的项目和内容编程，在工作过程中仪器会按程序自动选择通道、自动校准、自动改变量程、自动切换等，以适应对多通道和不同参数、不同灵敏度等要求的波形记录；还能够准确的通过需要先进行信号的处理、加工、判断、特征提取等过程后再进行记录等。在扩大功能方面，还能够应用通用插件，通过更换具有通用机电插口的不同前置电路插件就能适应不同传感元件输入信号对后续变换电路的要求，改变被测对象 5.3.1无机械惯性记录系统 如果记录系统存在一定的机械惯性，记录仪器的工作频率范围将受到很大的限制，传统的记录仪器摆脱不了较大的机械惯性。新型的电子束感光式记录仪完全突破了传统的记录方式，从宏观上来讲其机械惯性几乎能忽略。 这种新型记录仪器的结构类似普通阴极射线示波管。在阴极射线示波管中，电子束的高速电子打在荧光屏上的任一点，该点就会产生光亮，而电子束的偏转情况受控于极板电场。若以电子束作为“记录笔”，其质量微乎其微；若以控制电子束偏转的高压电场作为活动系统，则完全脱离了机械运动部件，其机械惯性几乎可忽略，如果再有配套的“记录纸”那就比较理想了。一般情况下，利用阴极射线示波管作记录是用照相机作显示波形的快速摄影，这样每次只能得到单幅画面的波形图，而得不到记录较长的时间波形历程。 5.3.1无机械惯性记录系统（续1） 这种新型记录仪器的结构类似普通阴极射线示波管。在阴极射线示波管中，电子束的高速电子打在荧光屏上的任一点，该点就会产生光亮，而电子束的偏转情况受控于极板电场。若以电子束作为“记录笔”，其质量微乎其微；若以控制电子束偏转的高压电场作为活动系统，则完全脱离了机械运动部件，其机械惯性几乎能忽略，如果再有配套的“记录纸”那就比较理想了。正常的情况下，利用阴极射线示波管作记录是用照相机作显示波形的快速摄影，这样每次只能得到单幅画面的波形图，而得不到记录较长的时间波形历程。 5.3.1无机械惯性记录系统（续1） 5.3.1无机械惯性记录系统（续2） 电子束感光式记录仪内部的电子束偏转控制是按普通的阴极射线示波管原理工作的，不同的是电子束没有上下方向的运动仅作水平的单方向运动；紧贴感光纸的是光导纤维导光板，光纤导光板直接贴在荧光屏上，感光记录纸紧贴光纤导光板磨光平面，走纸方向垂直。工作时电子束在荧光屏上轰击出光点，光点的光线通过其周围的光导纤维直接传到感光记录纸上，记录纸感光留下记录痕迹。被记录信号加在控制电子束方向的偏转电极上，电子束随被测信号作水平偏转，使荧光屏上的光点作水平移动而到达记录纸上，当记录纸在垂直方向做匀速走纸时，被记录信号变化的波形就是感光点在记录纸上留下的痕迹 5.3.1无机械惯性记录系统（续3） 能够准确的看出，电子束打在荧光屏上所造成的光点，其光能通过光导纤维立即传递出去，没有散射，而光导纤维的传光效率很高，光基本上没有损失地作用于感光纸上，因而能很好地使一定走纸速度的感光纸在感光点处得到充分的感光，记录下清晰的波形。另一方面，由于控制电子束偏转的计量部分和电子束本身的机械惯性极小，对高频信号拥有非常良好的动态跟踪响应能力，所以在记录具有高频成分的信号，即在时域波形上具有尖锐部分的波形(如方波信号等) 时，极少有过冲现象。其频率响应仅由阴极射线示波管来看可达兆赫兹级，但结合别的部分考虑，目前用于不失真记录频段为直流电至lo kHz(一3 dB)。 5.1.2.2光线） 根据图中反射角的关系 经过光学系统的反射，使反射光线偏转角比镜片偏转角增大一倍。光点的位移l， 振子镜片到记录纸面的光路长，一般称为示波器的光臂或光杆杆长。 图5—6镜片偏转角与光点位移的关系 5.1.2.2光线光线） S；为光线示波器振子电流灵敏度，它表示单位电流流过振子时，光点在记录纸上移动的距离(即振子直流电流灵敏度)。流过单位电流光点移动距离越大，灵敏度越高，反之移动距离小则灵敏度低。当偏转角相同时，由振子镜片到记录纸面的光路长L不同，光点移动的距离也不同。所以，振子技术数据中给出的灵敏度，都指明某一定值光路长。有时为便于比较，都折算光路长为l m，电流1 mA时，光点在记录纸上移动的距离。当偏转角0很小时，光点位移Y与电流，成正比。由光点位移的大小就可知电流的大小。 (3)振子的动态特性 振子的动态特性直接反映了光线示波器的动态特性。而光线示波器主要用来记录某次测试的动态过程，要使记录下来的信号真实地反映原信号，则要求记录不产生失真，就需认真研究光线示波器的动态特性，即振子的动态特性。由振子的运动方程式(5—1)，可直接获得振子的频率响应函数 5.1.2.2光线光线)振子的阻尼 振子的阻尼是影响其动态特性的一个重要参数。理论上最佳阻尼比为f=0．707，这样做才能够得到最宽的不失真工作频段，一般都会采用阻尼比在0．6~0．8范围内。振子的阻尼一般会用油阻尼和电磁阻尼两种阻尼方式 5.1.2.2光线） 对于固有频率fo400 Hz的较高频的振子常采用油阻尼(或液体阻尼)方式。该振子的转动部分浸在油中，形成液阻尼。通常选用化学及稳定性高的有机硅油作为阻尼液。由于有机硅油的粘度温度系数很小，在温度上升l0℃时就会产生l0％左右的变化，因此为保证阻尼液不受环境和温度的影响，光线C振子恒温装置。所以在使用中，为了减小气温变化引起}改变造成的误差，必须把振子插入磁系统预热30 min才能正式记录；暂时停机再起动测量时，也应有必要的预热时间后再记录 5.1.2.2光线 Hz的较低频振子往往采用电磁阻尼方式。电磁阻尼的原理如图5—7所示。图中R为包括信号源输出电阻在内的外电路电阻，R。为振子线圈内阻。当振子线圈在磁场中运动时，根据电磁感应定律会产生感应电动势，这一电动势使线圈和信号源输出回路组成的闭合电路中有感应电流，感应电流方向和信号电流方向相反，由它产生的力矩方向也与转动力矩方向相反，于是产生阻尼力矩那样的制动作用，转速越高制动作用越强。这种由感应电流产生的制动力矩，就是电磁力矩。改变线圈回路中的电阻R将改变回路电流，也就改变了电磁力矩，即改变了电磁阻尼。 5.1.2.2光线） 实际使用中，每个电磁阻尼振子要求的外阻值均由制造厂通过试验测得，在每个振子技术数据中给出，为保证振子有良好的动态特性，使用者必须设法给出要求的外电阻值 5.1.2.2光线型动圈式振子技术参数，供参考。 5.1.2.2光线） 低频振子常用外接电阻形成匹配网络，调节电磁阻尼大小。匹配网络中一般既有串联阻尼电阻，又有并联阻尼电阻，如图5—8所示。下面推导串联阻尼电阻和并联阻尼电阻的求解公式。 当振子选定后，为获得适当的光点偏移量，可求得通过振子线光线） 当需同时考虑振子外阻要求和信号源阻抗匹配要求时，可按以下例子的方法解决。 例1 Y6D一2应变仪与FC6--400电磁阻尼型振_子配合使用，试设计它们的匹配电路。 解：本题匹配电路如图5—9所示。Y6D一2要求负载电阻为20 Q(即信号源内阻R。为20 Q)，这时输出电流为10 mA 5.1.2.2光线） 考虑到振子最大允许电流为2 mA，所以图5—9中，匹配电路除有串、并联电阻R1、R2外，还需串接限流电阻R， 5.1.2.2光线） 在油阻尼振子中，有时也可采取串联电阻或并联电阻的措施。由于灵敏度低，信号需经增益放大器后再送人振子，此时就需考虑振子内阻和放大器输出阻抗匹配的问题。如果两者阻值不等，也需根据信号电流的大小和振子最大允许电流来确定串、并联电阻 5.1.2.2光线)振子的选用原则 使用光线示波器很重要的一个问题是如何明智的选择振子，如果振子选择不合适，则会使得测量误差增大。选择振子的原则是根据对被测信号的频率、电流值的初步估计和振子的各项性能参数，使记录的波形尽可能满足误差要求，如实反映被测信号，并且有足够大的记录幅度，以利于分辨。一般有两条原则： 5.1.2.2光线） ①振子^和善的确定。f=0．7；被测信号频率^与振子固有频率．比应小于0．5，可使幅值误差小于5％。如被记录信号是非正弦信号，则应考虑将此非正弦信号用傅氏级数展开时振幅不可忽略的高次谐波的频率。如三角波，如果任意选用振子，就会给记录曲线表示用四种不同频率的振子记录同一个周期性三角波的曲线。由图可看出，当振子的固有频率等于基波频率的l0倍时，记录曲线很接近原三角形波形，当振子的固有频率等于基波频率 时，记录曲线就完全不是原来的三角波形。因此对于没有很陡前沿的波形，通常取l0倍于基波频率作为选择振子工作频率的依据。对于油阻尼振子，由工作时恒温来保证。对电磁阻尼振子，由匹配外阻值来保证。 5.1.2.2光线） ②振子最大允许电流值的选定。要根据被记录信号的电流的大小，合理地选用振子。应注意被记录信号的最大电流不能超过振子最大允许电流值。当超过振子的最大允许电流值时，张丝会因强烈扭转而变形，若持续一段时间，则线圈便被烧毁。 在满足两个条件的前提下尽可能选择灵敏度较高的振子，以便于提高记录精度。另外，还要有适当的光点偏移。对于通过放大器输出的信号电流，选用振子时要做到阻抗匹配。 5.1.2.2光线） 振子是把电信号变换成光线摆动信号的核心部件，要求按某一规律变化的电信号通过振子变换后，能理想地变换成按同样规律变化的光线摆动信号，不因通过这一转换环节而产生误差。振子是典型的二阶测量系统，这决定它一定会给测量带来误差。只有掌握振子的特性，正确地选择和使用它，才能把由它产生的误差降低在允许限度范围内 5.1.2.2光线)光学系统 光学系统通常由聚光透镜、反射镜和光栅组成。由图5—4可看出其光路，有被测信号记录光路(振子光路)、分格线光路和时标光路。振子光路是主光路，其作用是把来自光源的光线通过聚光透镜和光栅及反射镜变成均匀的光量适度的平行光带照射到各个振子上，同时将各个振子反射出来的光线束，再通过反射镜和聚光镜，变成光点照射到记录纸上。分格线光路的作用是把来自光源的光线通过聚光镜、光栅、反射镜和分隔线缝隙板照射到记录纸上，使记录形成间隔为2 mm的分隔线。时标光路的作用是把来自光源的时标光脉冲，通过反射镜和聚光镜投射到记录纸上，记录下时间间隔。 5.1.2.2光线)记录纸传动和控制管理系统 记录纸传动机构由电动机、变速箱和控制机构组成。变速箱的作用是使记录纸的记录速度随被记录电流的变化速度而改变，即要保证记录曲线的可分辨度又要保证不浪费记录纸。速度是由装在仪器面板上的琴键开关控制的 图5一ll记录纸上各个被记录信号 1一记录曲线一时标线光线） 除了上述主要机构外，还有一些辅助机构，如分辨线装置、标记装置等。分辨线装置是在多点同时记录时用来分辨各信号的记录曲线。标记装置是在记录过程中，遇有一特殊变化而需要在数据处理过程中加以格外的注意时，用来打上标记。有了这些装置，可使记录纸获得图5—1 1所示的各种记录效果，图中①②③④为各记录曲线磁带记录仪器 笔式记录仪和光线示波器虽然直观地记录信号，但它们不能以电信号的方式再现，这对于许多后续工作处理带来了问题。磁带记录仪器提供了解决这一问题韵途径。磁记录属于隐式记录，一定要通过其他显示、记录仪器才能观察记录波形。但它能以电量的形式输出(复现信号)，多次反复重放。 5.2磁带记录仪器（续1） 它和一般记录仪器相比，具有以下特点： ①工作频带很宽，磁带记录器可以记录从直流到数兆赫的信号。 ②记录信号密度高，存储容量大。能多路同步记录，可达数千个信号。 ③因为信号记录在磁带上，信息能长久保存，并能在需要时使信号再现，可反复重放，这对于分析研究一次性试验或代价极高的试验，显得很重要。 ④具有变换信号时基的能力。可以快录慢放或慢录快放，有利于对实验结果的研究。 ⑤信噪比高、线性好、零漂小，因而失真度较低。 ⑥信号能抹去，磁带可以多次使用。 ⑦可与计算机配合，进行大量的数据处理。在使用笔式记录仪或光线示波器时，信号均记录在纸上。记录纸上的曲线，虽然具有直接的视觉价值，但用仪器处理十分不便。而磁带记录仪可以和计算机配合，对信号进行更有效的处理。 ⑧记录结果不直观，但可用边录边放进行监视 5.2.1磁带记录仪的组成 磁带记录仪主要由磁头、磁带、放大器、磁带驱动系统等四部分所组成。磁头，也称磁电换能器，它是实现电一磁、磁一电转换的重要“桥梁”。磁带是磁带记录仪器的记录介质。放大器将信号放大并转化为某种形式输出。磁带驱动系统使磁带沿着磁头稳速平滑地移动。 磁头在记录仪器中可分为记录磁头、重放磁头、消磁磁头三种，现在还有记录重放两用磁头。在记录过程中，记录磁头将被记录的电信号转换成磁带的磁化状态储存起来。在重放过程中，重放磁头将磁化状态还原成电信号。当被储存的信号无用时，用消磁磁头抹去信号 5.2.1磁带记录仪的组成（续1） 图5一l2磁头的 基本结构 1一铁心；2一线） 磁头实际上就是一个制造精密的电磁铁，它由铁心、线圈和屏蔽外罩组成，如图5—12所示。一般磁头铁心都是由高导磁率的软磁材料制造成，铁一tL,两边绕有相同绕组的线圈，它与一般电磁铁不同的是铁心前后开有两条缝隙，与磁带接触的前隙是工作缝隙，隙间用导磁率极低的铍铜、磷铜等填充，以增加磁阻；后隙叫做辅助缝隙，用来防止铁一tL,饱和(重放磁头、消磁磁头及盒式录音机磁头，一般没有后隙)。屏蔽罩的作用是防止外界磁场的干扰 5.2.1磁带记录仪的组成（续3） 磁头是记录器的关键元件，根据铁心材料的不同主要有以下几种： ①坡莫合金磁头。铁心由用片状坡莫合金叠合而成，磁头具有导磁率．高、涡流损耗小等优点，缺点是硬度低，易磨损。这种磁头多用在普及型录音机上。 ②铁氧体磁头。铁心由软磁性铁氧体材料热压而成，其电阻率很大，涡流损耗很小，而且铁心硬度较高，耐磨性好。中高档录音机一般都会采用这种磁头。 ③合金磁头。铁心由铁硅铝合金材料制造成。铁硅铝具有高饱和磁感应强度，耐磨性能好。由于铁硅铝材料质地硬脆，加工困难，一般合金磁头都采用组合式，即在易磨损的磁头尖部用铁硅铝材料，而别的部分仍使用坡莫合金或铁氧体材料。组合式磁头的性能很高，一般用在高级录音机上。 5.2.1磁带记录仪的组成（续4） 记录磁头的工作间隙一般为l2 p．m左右，重放磁头工作间隙一般为3～6 lum。磁头上绕有线圈，线圈的阻抗应与放大器阻抗相匹配。记录磁头的线圈匝数一般较少，而重放磁头的线圈匝数较多，以获得比较大的感应输出。 5.2.1磁带记录仪的组成（续5） 放大器包括记录放大器和重放放大器。记录放大器将输入信号放大，并转换成最适合于磁带记录的形式供给记录磁头，它能够以模拟量的形式供给磁头，也能转换成二进制的数字量形式供给磁头，因而构成了模拟磁带记录器和数字磁带记录器。重放放大器将重放磁头送来的信号进行放大，并转换成需要的形式输出 5.2.1磁带记录仪的组成（续6） 磁带是由带基和磁性涂层组成的。带基要求柔韧抗拉、抗撕裂、温度湿度影响小、变形小及表面缺陷小，它主要由聚酯薄膜带组成，厚约50 um。磁性涂层一般都会采用在塑料粘合剂中弥散很少的硬磁性材料粉末(例如7一Fee0，)制成，涂层厚约10um。 走带系统主要由磁带驱动和张紧机构两部分所组成。要使信号的录、放进行，就一定要保证磁带沿着磁头稳速平滑地移动。 图5—13磁带记录的原理 1一磁带；2一氧化铁涂层；3一记录磁头；4一后缝隙； 5一重放磁头；6一磁带运动方向；7一前缝隙 5.2.2磁带记录仪的基本工作原理 图5—13所示为磁带记录的工作原理。磁带在磁带传送机构驱动下，沿记录磁头和重放磁头下面移动。 1．记录过程 当信号电流通过记录磁头的线圈时，铁心中产生随信号电流而变化的磁通。由于工作间隙的磁阻较高，大部分磁力线便经磁带上的磁性涂层回到另一磁极而构成闭合回路。磁极下的那段磁带上所通过的磁通及其方向随瞬间电流而变。当磁带以一定的速度离开磁极，磁带上的剩余磁化图像就反映输入信号的情况 图5—14磁带磁化过程和剩磁曲线反映了磁带上的磁化过程，n一6一c—d是磁滞回线，c—o—a是磁化曲线。磁场强度∥和电流成正比。当磁场强度为肌时，磁极下工作间隙内磁带表层的磁感应强度为日，。当磁带离开工作间隙时，外磁场去除，磁感应强度沿着磁滞回线到日正，这就是在与信号电流相对应的外磁场强度如下磁化后的剩磁感应强度。对应不同日值的剩磁曲线所示。剩磁曲线 点，但并非直线，在。点附近有明显的非线性现象。对应于不同电流，值的磁化强度日；便会产生不同的剩磁感应强度Brl。由于，与B有对应关系，而日与曰。有对应关系，则，与B，有着对应关系，即记录电流和剩磁通有着对应关系。可见，经过记录磁头，记录电流被转换为磁带上的剩磁通，这就是磁带的记录过程。 5.2.2磁带记录仪的基本工作原理（续1） 《检测技术与仪器》 授课讲义 第7讲 第5章信号的记录与显示 5.1.1电压记录仪器 5.1.2电流记录仪器 5.1.3传感器的发展动向 5.1.4传感器的分类 5.1.5传感器的组成环节及特性 5.2 磁带记录仪器 5.2.1磁带记录仪的组成 5.2.2磁带记录仪的基本工作原理 5.2.3记录方式 5.2.4磁带记录仪的应用 5.3 新型记录仪器 5.3.1无机械惯性记录系统 5.3.2阵列式记录仪器 5.3.3波形存储式记录仪 第5章信号的记录与显示（续1） 显示与记录是动态测试中重要的一个环节。中间转换器输出的信号须通过显示或记录，才能让观测人员对显示和记录的信息进行数据处理或者以此判断其测试结果。记录仪器可用来显示、记录一物理量随时间变化的函数关系，也可用来显示、记录两物理量之间的函数关系。这类仪器有的兼有显示和记录两种功能；有的仅有一种功能 第5章信号的记录与显示（续2） 记录仪器的类型繁杂，一般分模拟记录仪器和数字记录仪器两大类。模拟记录仪器分为笔式记录仪、打点式记录仪、光线示波器、具有摄影机构的电子示波器和模拟磁带记录仪等。数字记录仪器分为数字打印机、．数字磁带记录仪等。从视觉能见角度可分显式记录仪和隐式记录仪，如各种笔式记录仪、打点式记录仪、感光式记录仪，它们都能提供视觉观测的波形，是显式记录仪。被测物理量经加工成电信号后，根据所提供电信号的类型可分为电压信号和电流信号两种记录仪。另外依据输入信号的数量可分单参数记录仪、双参数函数关系记录仪和多维函数关系记录仪。 第5章信号的记录与显示（续3） 记录仪器的组成主要有记录头和记录介质两部分。记录头将记录信号幅值通过机械、光学、磁或其他的形式的运动作用于记录介质上，记录介质与记录头的作用配合在记录介质上留下记迹，l以便观测或重放。记录介质可以是纸、感光带、磁带等。此外，记录仪器还配以许多必要的辅助部分，如记录介质的驱动部分、光路部分、电气系统等，以使记录仪器能相互协调地工作。 5.1 视觉记录仪器 视觉记录仪器又称显式记录仪器，能显示视觉观测的波形，如笔式记录仪、光线示波器等。被测物理量经加工成电压信号或电流信号后，通过这一些记录仪器来显示记录出电压或电流幅值变化的波形。 5.1.1电压记录仪器 电压记录仪器是用来记录已转换成电压的被测信号。电子电位差记录仪、自动平衡电桥记录仪以及两维的X—Y记录仪是工业上和实验室中最常用的电压记录仪器，它们是采用闭环零位平衡系统的伺服记录仪，用于记录电压信号的变化 5.1.1.1自动平衡记录仪 自动平衡记录仪是一维的电位差记录仪，其系统原理如图5—1所示。其机电结构原理如图5—1a所示，被记录电压信号为u , 是该记录仪的输入。ub是标准电池经精密电位器分压后所提供的标准参考电压。此电压的大小可随着与记录笔一起移动的电位器电刷位置变化 5.1.1.1自动平衡记录仪（续1） 图5—1电位差记录仪的原理框图 1一伺服电动机；2一皮带；3一刻度尺；4一记录笔； 5一记录纸；6一电位计；7一标准电池 5.1.1.1自动平衡记录仪（续2） 被记录信号电压输入后，经过测量电路(由标准电池和电位计组成)与参考电压Mb作比较，当两者不等时，则有差值电压△u输出。电压△u经调制、放大及解调后控制伺服电动机转动，电动机轴的转动通过皮带等传动机构转化为滑杆的直线运动。该运动一方面带动记录笔作直线运动实现信号的记录；另一方面使电位器的滑动触点随之移动，使un跟随Mx变化，这样△u就变小直至为零，电动机的转动也随之变慢直至停止。 5.1.1.1自动平衡记录仪（续3） 上述过程可看作Mb跟随ux 而达到平衡的过程。分析该平衡过程显而易见，当输入电压M；=0，记录笔停止于记录纸中线将绘出一条零电压线；线路达到平衡，同时记录笔偏离原电压线而停止，若输入电压u；一直在变化，则电位器电刷位置也一直在变化，Mb 不断跟踪u。的变化而趋于新的平衡，同时记录笔也不断在记录纸上改变位置，这些位置的变化也跟踪M。的变化，从而成为M；数值变化的线 一系统原理方框图，它是一个带有电压反馈的随动系统。如果电位器是线性变化的，记录笔的运动幅值则与被记录电压信号M。的幅值成正比变化。 5.1.1.2x—Y函数记录仪 x—Y函数记录仪是建立在上述自动平衡记录仪的原理基础之上的，可以看做具有两个独立的自动平衡记录系统。如图5—2所示的为几种伺服式X—Y函数记录仪，它们在X和Y方向上各采用了一套基本相同的伺服记录系统。图5—2a是记录纸不动，两套驱动系统分别驱动记录笔在两个互相垂直的方向上作与被记录的信号成比例的运动。 图5—2 b则是以信号驱动走纸机构，而以y(t)信号驱动记录笔运动在记录纸上绘出图形。图5—2 c是用来绘制极坐标图形的，驱动电动机，电动机驱动底板作对应旋转角度的旋转运动，而y(t)则驱动安装于底板上的走笔机构作径向运动r(t)。记录纸是固定的，记录笔则是两个运动的复合，因此在静止的记录纸上画出极坐标二维图形。当然极坐标图还可以有另一种画法(模仿图5—2 b)，即驱动极坐标记录纸转动，而驱动一个径向位置固定的笔相对于静基座作径向移动。 5.1.1.2x—Y函数记录仪（续1） 图5—2几种伺服式X—Y函数记录仪 5.1.1.2x—Y函数记录仪（续2） 图5—2几种伺服式X—Y函数记录仪 5.1.1.2x—Y函数记录仪（续3） 5.1.1.2x—Y函数记录仪（续4） 采用伺服式记录系统的优点是记录的幅值准确性高，缺点是运动系统机械惯量较大，只能记录变化缓慢的信号，一般都在10 Hz以下。在工业上大量工况监测记录以及计算机外设的绘图仪常采用这类记录仪器。 5.1.1.2x—Y函数记录仪（续5） 上述记录仪均为模拟电压信号记录仪。作为一种常用的记录仪器，x—Y函数记录仪在一直在改进。如多笔x—Y记录仪，Y轴方向有多个驱动机构，可同时记录多个Y方向输入与x方向输入间的函数关系，如果内附时间轴还可以作多路Y—T记录仪。有些x—Y 记录仪配有模数及数模转换装置，以配合计算机自动分析处理信号，同时也可当作x—Y绘图仪，这种绘图仪输人离散的代码信息，输出图形由点、字、直线段组成。记录笔的结构也在改进，除墨水笔、圆珠笔外，还有热敏笔。有些绘图仪上配有能自动更换的多种颜色记录笔 5.1.2电流记录仪器 这种记录仪器用来记录电流信号的变化，常见的有检流计型笔式记录仪，紫外线记录仪等。该记录仪的主要部分相当于一个磁电式检流计，电流的变化直接转化为线圈所受的磁力矩，以载流线圈在磁场中所受的力矩来驱动记录头。记录头的画写部分有笔式、光束式、喷射式、落弓打点式以及新发展起来的热笔式等类型；与之相配合的记录介质有记录纸、感光纸或胶卷、感热生色记录纸等类型 5.1.2.1检流计型笔式记录仪 该记录仪的主要部分如同磁电式检流计的结构，其原理结构如图5—3所示。当记录信号电流进入线圈，受磁场的作用线圈产生偏转时，游丝产生与转角成正比的弹性复位力矩与电磁力矩相平衡，使一定的电流幅值对应于一定的转角，从而使在线圈轴上安装的记录笔在记录纸上作放大幅值的偏斜。记录纸匀速移动，笔就在纸上绘出被记录信号的波形。笔式记录仪由于活动部分具有一定的转动惯量，致使其工作频率不高。 5.1.2.1检流计型笔式记录仪（续1） 目前最高工作频率在笔尖幅值为10范围内可达125 Hz。另外，由于笔尖与纸接触所引起的摩擦力矩较大，因而造成较大的滞后误差。 图5—4光线光线示波器 光线示波器利用被记录电流信号控制光束偏移并把信号记录在感光纸上，是光学、机械、磁电综合的通用记录仪器。根据其结构及形式来看有动圈式和动磁式两种；根据其记录介质类型可分为显影、定影记录式和直接记录式两种。它们的工作原理都类似，图5—4为它们的工作原理图。 5.1.2.2光线） 由于振动子(简称振子)G，中的线圈处于磁场中，当有被测信号电流流过线圈时，线圈便带动小镜片偏摆。高压水银灯光源ZD，经光路(由zD，经过圆柱面聚光镜2，、反射镜M．)把一束呈水平狭长光带投射到振子线圈的小反射镜片上，小镜片偏摆光线也随之偏摆，偏摆的光线经光路(由小反射镜片的反射光通过反射镜M2，反射到圆柱面聚光镜2：聚焦后在记录纸上成一光点)照射在感光记录纸上，传动系统带动记录纸匀速运动，便在记录纸上形成模拟记录曲线，于是，被测的信号便以模拟记录曲线光线） 此外，ZD，是脉冲氙灯，发出一定频率的闪光时标信号，经光路(反射镜M2，圆柱面聚光镜z：)聚焦后投射到记录纸上感光后得到横线时标直线。图中的光源zD，经另一光路(光线聚焦，反射镜M，反射)把一束光线投射到分格线光栅D上，于是在记录纸上形成有利于数据处理的分格线。光线示波器一般由振子和磁系统、光学系统、记录纸传动和控制管理系统以及时标装置等组成。几个振子可以一起安放在振子座上，以CSl6型光线示波器为例，振子坐的同一排位子上可放置l6个振子，所以在同一记录纸上可同时记录l6个信号波形。 5.1.2.2光线)振子和磁系统 振子和磁系统的作用是将被记录信号转换成的电信号再准确地转换成光点的运动，磁系统和振子座安装在一起，在振子座上可调节振子的仰角和方位。为保证振子阻尼(使线圈在极短的时间内达到平衡位置，}=0．7左右)，磁系统还设有恒温装置。振子是光线示波器的核心，正确地选择和使用它是保证记录精度的关键。 5.1.2.2光线） 为此，一定要采取措施吸收转动过程中这部分动能，使线圈在极短的时间内达到平衡位置，从而使线圈的位置只取决于输入电流的大小的定值，吸收动能的措施称为阻尼。阻尼是振子正常工作必不可少的，用油吸收动能的振子称为油阻尼振子；用电磁办法吸收动能的振子称为电磁阻尼振子。那么，有阻尼振子的线圈除了受到上面提到的电磁力矩肘。、扭转力矩MG和惯性力矩MJ外，还受阻尼力矩Mc=一c(d0／dt)的制动作用。阻尼力矩的特点是和线圈的转动速度成正比，转动越快制动作用越大，线圈静止时制动作用消失，这样才可以既有效地吸收动能又不影响振动子的正常工作。 5.1.2.2光线)振子的静态特性 振子的静态特性是描述振子在输入恒定电流，时，输入与输出间的关系。此刻输出为镜片的偏转角p，单位电流下偏转角越大振子灵敏度越高。值的提高受振子结构尺寸和固有频率的限制，一般常用变化磁场强度8的方法来满足规定的要求。 5.1.2.2光线） 实际上由于角不便于测量，真正测量到的是光点偏移量I，值，见图5—6。振子动圈偏转带动镜片偏转同一角度，从而使投射到记录纸上的光点有一位量，镜片在原始位置时，镜面的法线为GⅣ，，从光源s来的光线经镜片反射后，投射到记录纸上的0点。为此时的入射角和反射角。当镜片偏转0角度时，镜面的法线，经镜片反射的光线投影到记录纸的P点，反射光线的偏转角为y。

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