Oscilogrāfs ir rīks, ko izmanto elektriskās strāvas un sprieguma mērīšanai, un kopumā ir divi galvenie veidi: elektromagnētiskie un tie, kas ir veidoti ap katoda stariem. Elektromagnētiskie modeļi ir vienkāršāki un parasti ir retāk sastopami, lai gan daudz kas ir atkarīgs no izmantošanas. Rīks abos tā veidos ir plaši izmantots inženierzinātnēs, telekomunikācijās un medicīnā — būtībā visur, kur ir svarīgi precīzi elektrisko izvadu mērījumi. Tehniski runājot, oscilogrāfs atšķiras no saistītā osciloskopa ar spēju uzglabāt un saglabāt datus; vismaz sākotnēji tvērumi bija piemēroti tikai reāllaika mērījumiem un nevarēja uztvert datu punktus turpmākai atsaucei. Tomēr parasti tā vairs nav taisnība, un tāpēc termini bieži tiek lietoti kā sinonīmi.
Pamatjēdziens un galvenie lietojumi
Ir vairāki iemesli, kāpēc cilvēki var vēlēties vai ir nepieciešams mērīt elektriskās strāvas mazā mērogā. Elektronikas ražotāji ir labs piemērs, un šajā kontekstā precīza nolasīšana par to, cik daudz enerģijas plūst caur konkrēto ierīci, ir patiešām svarīga, lai nodrošinātu drošību un savietojamību ar ārējām izejām, piemēram, strāvas vadiem. Daudzos veidos ir svarīgi arī mērīt strāvu, kas plūst caur iekārtu mātesplatēm un ēku un biroju slēdžiem. Medicīnā precīzi no sirds izplūstošo elektrisko lādiņu mērījumi var sniegt labu norādi par veselību un iespējamām artēriju sistēmas problēmām. Oscilogrāfs ir pārnēsājams un ērts veids, kā veikt mērījumus šādos un līdzīgos iestatījumos.
Elektromagnētiskie modeļi
Elektromagnētiskā versija ir pārsteidzoši vienkāršs rīks. Strāva tiek ievadīta caur instrumentu un nonāk magnētiskajā spolē. Nelielas elektriskās strāvas svārstības izraisa impulsa veidošanos spolē. Šis impulss tiek mērīts, un visas strāvas vai sprieguma izmaiņas tiek iegūtas no spoles ātruma un izliekuma.
Pastāv divi izplatīti standarta elektromagnētiskās iekārtas varianti; viens izmanto lāzerus, bet otram ir tieša izvade. Ja tas ir aprīkots ar lāzeru, gaisma no lāzera tiek atsista no izliekta spoguļa un atpakaļ uz uztvērēju. Laiks, kas nepieciešams, lai gaisma atgrieztos, tiek mērīts, nevis tieši mērīts spole. Tas padara rādījumus precīzākus un ļauj vieglāk redzēt mazākas strāvas izmaiņas. Tiešā izvade bieži izpaužas kā viena vai vairākas rokas, kas zīmē viļņu rakstus uz papīra, kad strāva tiek ievadīta mašīnā. Šī variācija ir vienīgais tiešās izvades veids, kas izplatīts elektromagnētiskajos oscilogrāfos, citi izvades veidi ir tikai mērījumu virknes, kuras ir jāinterpretē, pirms tās ir noderīgas.
Katodstaru caurule
Katodstaru osciloskopi izmanto nelielu televizoram līdzīgu ekrānu, lai parādītu faktisko strāvas viļņu modeli, kad tā pārvietojas caur ierīci. Ja caur ierīci netiek padota strāva, CRT ekrānā parāda vienu nekustīgu punktu vai vienu punktu, kas pārvietojas vertikāli. Kad strāva pārvietojas, jauda pārvietojas pa virkni plākšņu, kas mēra strāvas izmaiņas. Strāva izraisa šo plākšņu svārstības viena pret otru, un šī kustība tiek atspoguļota ekrānā ar punktu, kas pārvietojas uz augšu un uz leju. Šis kustīgais punkts faktiski parāda elektrisko strāvu tās viļņu formā. Tas ļauj ierīcei izmērīt ne tikai standarta strāvu, kā to dara elektromagnētiskais modelis, bet arī viļņu formas, piemēram, sirdspukstus.
Progresēšana un virzība uz priekšu
Oscilogrāfs un ar to saistītais osciloskops ir nogājuši garu ceļu kopš to ieviešanas galvenajā virzienā 1800. gadu sākumā. Vispirms parādījās ļoti rudimentārs modelis, kas ietvēra pildspalvu, kas uzstādīta uz cilindra, kas iezīmēja viļņus, reaģējot uz elektrisko stimulāciju. Agrākie fotografēšanas modeļi faktiski ietvēra ekspozīcijas papīru, kas saglabājās līdz modernākas filmas parādīšanās; gandrīz visas ierīces mūsdienās ir digitālas, un daudzas spēj saglabāt un pārsūtīt rezultātus elektroniski reāllaikā.