Оптическая система аварийного светолучевого осциллографа Советский патент 1985 года по МПК G01R13/14 

f Изобретение относится к электроI измерительной технике и преднаэначено для использования при регистрации различного рода электрических и незлектрических величин в аварийных процессах. : Известна оптическая система аварийного светолучевого осциллографа, вьшолненная с применением оптически связанньпс осветителя, магнитного бло ка зеркальных гальванометров, совокупности линз и носителя записи, а также узла регулирования режима осветителя f J . , Недостаток известного устройства :Проявляется в необходимости использования для записи вьюокочувствитель |ной фотобумаги. В качестве осветите|ля в 14ойобной оптической системе удотр;е ена лампа накаливания, посто янно работающая в ждущем режиме при недокале и форсируемая lio току в период записи. Низкая интенсивность излучения лампы накаливания в синезеленой облаечга спектра и предопреде ляет потребность в дорогой фотобу,маге, Наиболее блшзким техническим реше наем к йЗоб теншо является оптичес:кая система аварийного светолучевого осгрллографа, содержащая последова тельяо установйеаные осветитель, цилиндршеский конденсатор S магнитный бЛ€Ж зеркалйныж гальванометров, цилиййрическйй объектна и носитель залшси 2f|. В укЦзайном устройстве осветитель может быть эьшолаен в виде перспективной ксеноновой ламшл сверхвысокого давления. В силу чисто газового наполнеЯия ксеноновой лаьшы время установяеййя ее номинальной яркости после включения не превьшает 10 мс, что принципиально позволяет использо вать данную лампу в светолучевых осциллографах со лщутцим режимом работы Койструктивно лампа представляет собой кварцевый баллон, в который вдоль продольной оси заваЯНЫ два вольфрамовых злектрода, расстояние между торцами которых составляет доли миллиметров (0,3-0,5 мм). Посколь ку коэффициент теплового распшрения кварцу примерно на порядок меньше, чеы у вольфрама, и электроды лампы неодинаковы по конфигурации, то при вKvtЮ знии лампы и нагреве электродов до раба-шй темггературы (2400-2900 С) 02 в период разогрева (несколько секунд) происходит уменьшение расстояния между электродами и смещение тепла свечения вдоль оси лампы. Величина смещения может составлять доли миллиметров . Поскольку продольная ось лампы параллельна осям вращения зеркал гальванометров и увеличение цилиндрического конденсатора является достаточно высоким, в известной оптической системе световая полоса, создаваемая в плоскости зеркал гальванометров, смещается в период разогрева лампы на заметную величину (1-2 мм) за счет смещения положения тела свечения вдоль ее оси. Если юстировку оптической системы производить в момент S когда тепловой режим лампы установился, то- при включении холодной лампы в начальные несколько секунд освещенность зеркал гальванометров, а следовательно, и яркость светового пятна на носителе записи значительно меньше (на 30-50%), чем в установившемся режиме. / Учитьшая,что в начальный момент срабатывания регистрируемые аварийные процессы изменяются наиболее быстро и требуется обеспечить высокую скорость записи, тепловое смещение тела свечения лампы при паралладьном расположении ее продольной оси и осей вращения зеркал гальванометров существенно влияет на время готовности осциллографа к записи. Если же осциллограф применять в комплекте с блоком памяти, обеспечивающим подачу регистрируемых процессов на вход осциллографа с задержкой до нескольких секунд и уменьшение вероятности потери информации об аварийном процессе, то конструкция измерительного комплекса значительно усложняется. Целью изобретения является, снижение времени готовности к записи ( включения) при использовании в качестве осветителя короткодуговой. ксеноновой лампы сверхвысокого давления. Поставленная цель достигается тем, что в оптической системе аварийного светолучевого осциллографа, содержащей последовательно установленные осветитель, цилиндрический конденса.тор, магнитный блок зеркальных гальванометров, цилиндрический объектив и носитель записи, продольная ось

31

осветителя расположена пёрпевдикуляр но осям вращения зеркал гальванометров.

На чертеже представлена предложен ная оптическая система аварийного свётолучевого осциллографа, общий вид.

Система содержит последовательно установленные осветитель 1 в виде короткодуговой ксеноновой лампы сверхвысокого давления, цилиндрический конденсатор 2, магнитный блок 3 зеркальных гальванометров (на чертеже показан только один гальванометр) цилиндрический объектив 4 и носитель 5 записи. Продольная ось осветителя 1 расположена перпендикулярно осям вращения зеркал гальванометров блока 3.

Система работает следующим образом.

При включении осветителя 1 световой пучок, идущий от точечного icточника света (короткодуговой ксенойовой лампы сверхвысокого давления), проходат через далиндрический конденсатор 2 и в виде узкой горизонтальной полосы освещает окошки группы гальванометров, собранных в один бл&к 3 с общим постоянным магнитом. Пройдя через плоско-сферическую линзу, вставленную в окошко гальваномет ра, световой поток отражается зеркальцем, закрепленным на поворотной измерительной системе. Затем этот пучок вновь щ оходит через линзу гальванометра и, пройдя через цнлинд рический объектив А, фокусируется на поверхности носителя 5 записи в виде светового нятна, продольный размер которого (размер в направлении откло нения луча) определяется межэлектрод ным расстоянием короткодуговой ксеноновой лампы, а ширина (размер в направлении движения носителя 5 записи) - вйсотой зеркальца гальванометра, деленной на увеличение цилиндрического объектива 4. При пово;ротах зеркальца гальванометра световой луч перемещается по поверхности носителя 5 и записывает исследуемый процесс.

В начальный период работы осветителя 1 происходит разогрев электродов, уменьшение межэлектродного расстояния и смещение тела свечения вдоль продольной оси лампы. Это смещение происходит в нефокусирующей

452904

йлоскости цилиндрического конденсатора 2, а в его фокусирующей плоскости смещение тела свечения отсутствует, что устраняетсмещение световой 5 полосы в плоскости зеркал гальванометров блока 3. Этим обеспечивается оптимальность юстировки оптической системы Hfa протяжении всего периода работы лампы, т.е. максимальная ярtO кость светового пятна на носителе 5 записи как в установившемся режиме, так и в период разогрева электродов до равновесной температуры. Помимо незначительного смещения нулевой

15 линии записи, ее толщина в начальный период работы увеличенА примерно на 20-30% за счет большего межэлектродного расстояния у холодной лампы, обуславливающего больший продольный

20 размер светового пятна на носителе 5 записи. Увеличенный размер светового пятна на носителе 5 в направлении отклонения луча при включении лампы 1 позволяет увеличить предельную скорость и ка ество записи (визуальнь контраст) в начальный момент срабатывания осциллографа, когда регистрируемые аварийные процессы изменяются наиболее быстро и требуется обеспе30 ,|Чить высокую скорость записи.

Таким образом, использование предложенного технического решения позволяет уменьшить время готовности ава5J рийного светолучевого осциллографа к

записи после включения осветителя .короткодуговой ксеноновой лампы - с нескольких секунд до нескольких миллисекунд.

40

Короткодуговые ксеноновые лампы сверхвысокого давления, в отличие ,от ртутпьк ламп, характеризуются крайне неоднородным распределением

45 яркости тела свечения вдоль продольной оси (зона максимальной яркости расположена вблизи катода). Использование предложенного технического решения существенно облегчает юстировку оптической системы, осуществляемую перемещением лампы относительно J: илиндpичecкoгo конденсатора. Поскольку распределение яркости тела свечения поперек продольной оси. симметрично (с максимальной яркостью на оси), оператору достаточно выставить световую полосу в плоскости зеркал гальванометров симметрично относительно

I1145290 . €

Bicoffiioro окна. Кроме того, данное ксеноновой лампы в светолучевом осfехническбе решение конструктивно {циллографе и обеспечивает большую, облегчает размещение короткодуговрй компактность осветит ельной части.

ОПТШШСКАЯ СИСТЕМА АВАРИЙНОГО СВЕТОЛУЧЕВОГ) ОСЦИЛЛОГРАФА, содержащая последовательно установленные осветитель, цилиндрический конденсатор, магнитный блок зеркальных гальванометров, цилиндрический объектив и носитель записи, отличающаяся тем, что, с целью снижения времени готовности к записи при использовании в качестве осветителя короткодуговой ксеноновой лампы сверхвысокого давления, продольная . ось осветителя расположена перпендикулярно осям вращения зеркал гальванометров.