โครงสร้างและหลักการของออสซิลโลสโคปแบบใช้แสง
การแนะนำ
ออสซิลโลสโคปแบบแสง (lightbeamoscillograph): พารามิเตอร์ที่วัดได้อาจเป็นปริมาณไฟฟ้า เช่น กระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า หรือปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าต่างๆ ที่ถูกแปลงเป็นปริมาณไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ร่วมกับสเตรนเกจในวิศวกรรมเครื่องกล ก็สามารถวัดความเค้น ความเครียด แรงบิด และการสั่นสะเทือนได้ รอ. ออสซิลโลสโคปแบบออปติคัลใช้ลำแสงในการบันทึก ลำแสงไม่มีความเฉื่อยและการบันทึกด้วยแสงไม่มีแรงเสียดทาน เอฟเฟกต์การขยายแสงยังสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มความยาวของแขนออปติคอล เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องบันทึกอื่นๆ ความถี่ในการทำงานของออสซิลโลสโคปแบบออปติคอลจะสูงกว่าถึง 10,000 Hz ในขณะที่เครื่องบันทึกด้วยปากกาทั่วไปไม่เกิน 100 Hz และเครื่องบันทึกเจ็ทไม่เกิน 1,000 เฮิรตซ์ นอกจากนี้ยังมีข้อดีของความไวกระแสสูง ข้อผิดพลาดในการบันทึกต่ำ และอุปกรณ์มีน้ำหนักเบาและเล็ก เหมาะอย่างยิ่งที่จะทำเป็นออสซิลโลสโคปแบบหลายบรรทัดที่สามารถบันทึกพารามิเตอร์ต่างๆ หลายสิบตัวในเวลาเดียวกันได้ อย่างไรก็ตาม แผนภาพรูปคลื่นสามารถทำได้หลังจากการประมวลผลบางอย่างเท่านั้น ปรากฏขึ้นและกระดาษบันทึกที่ใช้ก็มีราคาแพงกว่า
ออสซิลโลสโคปแบบแสงเครื่องแรกปรากฏขึ้นในต้นศตวรรษที่ 20 เริ่มต้นในทศวรรษ 1960 มีการใช้กระดาษบันทึกรังสีอัลตราไวโอเลตโดยตรง ซึ่งทำให้กระบวนการแสดงรูปคลื่นง่ายขึ้นอย่างมาก และทำให้การทำงานของออสซิลโลสโคปสะดวกและเชื่อถือได้มากขึ้น
โครงสร้างและหลักการ
ออสซิลโลสโคปแบบใช้แสงประกอบด้วยส่วนการวัดและส่วนบันทึก ส่วนการวัดส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องสั่นแบบแมกนีโตอิเล็กทริก (ดูกัลวาโนมิเตอร์) และระบบออพติคอล มีการติดตั้งตัวสะท้อนแสงบนส่วนที่เคลื่อนที่ได้ของออสซิลเลเตอร์ซึ่งประกอบด้วยขดลวดและสายไฟ หลังจากที่ลำแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง (หลอดไส้หรือหลอดปรอทความดันสูง) ถูกสะท้อนโดยตัวสะท้อนแสง จุดภาพจะถูกสร้างขึ้นบนกระดาษบันทึกแสงโดยระบบออปติคัล เมื่อมีกระแสไหลผ่านขดลวด ขดลวดและตัวสะท้อนแสงจะเบนทิศทางโดยมีเส้นลวดเป็นแกน ทำให้จุดไฟเคลื่อนที่ในแนวนอนเป็นเส้นตรงบนกระดาษไวแสง อัตราการโก่งตัวและการเคลื่อนที่ของจุดไฟสัมพันธ์กับกระแสอินพุตและอัตราการเปลี่ยนแปลง กระดาษไวแสงถูกขับเคลื่อนโดยกลไกการป้อนกระดาษและเคลื่อนที่ตามยาวด้วยความเร็วคงที่ ซึ่งสามารถสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของเวลาได้ เส้นโค้งที่บันทึกไว้บนกระดาษไวแสงคือกระบวนการเปลี่ยนแปลงของกระแสอินพุตตามเวลา และรูปแบบฟังก์ชันที่บันทึกไว้คือ y=f(t) โดยทั่วไปออสซิลเลเตอร์จะมีขนาดเล็กมาก และออสซิลโลสโคปแบบออปติคัลสามารถติดตั้งออสซิลเลเตอร์หลายตัว (สูงสุด 60 ตัว) ด้วยการปรับตำแหน่งของจุดไฟแต่ละจุดด้วยระบบไฟฟ้าหรือกลไก จึงสามารถบันทึกตัวแปรหลายตัวพร้อมกันหรือบันทึกข้ามได้
ประสิทธิภาพและการใช้งาน
ออสซิลเลเตอร์เป็นส่วนสำคัญของออสซิลโลสโคปแบบออปติคอล ออสซิลเลเตอร์รุ่นต่างๆ มีความถี่ธรรมชาติ ช่วงความถี่ในการทำงาน ความไว และกระแสสูงสุดที่อนุญาตต่างกัน เมื่อใช้งานให้เลือกเครื่องสั่นที่เหมาะสมตามสัญญาณที่กำลังวัด ข้อผิดพลาดในการบันทึกของออสซิลโลสโคปแบบแสงโดยทั่วไปคือ ±5% ความถี่ธรรมชาติของออสซิลเลเตอร์สามารถเข้าถึง 15,000Hz และสามารถบันทึกสัญญาณปัจจุบันได้ต่ำกว่า 10,000Hz ส่วนการวัดนั้นขับเคลื่อนด้วยกระแส และอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำ โดยทั่วไปจะมีค่าเพียงไม่กี่สิบโอห์ม เหมาะสำหรับการบันทึกแหล่งสัญญาณแรงดันความต้านทานภายในต่ำหรือแหล่งสัญญาณกระแส ออสซิลโลสโคปแบบใช้แสงส่วนใหญ่จะใช้เพื่อบันทึกกระบวนการชั่วคราวของกระแสไฟฟ้า เช่นเดียวกับบันทึกและวิเคราะห์ปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้า เช่น การสั่นสะเทือนและความเครียด และยังสามารถใช้เพื่อสังเกตปรากฏการณ์ทางสรีรวิทยาได้ด้วย
