第五章記錄及顯示儀(補充)

聰明人之所以不會成功，是由于他們缺乏堅韌的毅力。我的成就，當歸功于精微的思索。

——艾薩克·牛頓IsaacNewton英國數學家物理學家天文學家自然哲學家1643-1727牛頓望遠鏡

主要內容§5.1

概述§5.2

光線示波器§5.3

記錄儀§5.4

磁盤記錄器§5.5

數字顯示系統第五章記錄及顯示儀（補充）§5.1概述信號的記錄和顯示通過顯示器提供的數值和記錄器記錄的數據或變成視覺所能接受的各種波形來了解、分析和研究測量結果；將當時被測的信號記錄或存儲起來，然后隨時重放，以供后續(xù)儀器對所測信號進行分析和處理；記錄儀可以方便地對記錄曲線的時間軸進行放大，對研究短暫的瞬態(tài)過程有很大方便。顯示和記錄儀器一般包括指示和顯示儀表、記錄儀器?！?.2光線示波器

一種常用的模擬式記錄器，主要用于模擬量的數據記錄，將信號調整儀輸入的電信號轉換為光信號并記錄在感光紙或膠片上，得到試驗變量與時間的關系曲線。

1.光線示波器定義(1)高的靈敏度；(2)記錄信號的頻率可達數千赫；(3)實現交叉記錄，能最大限度地利用記錄紙；(4)能夠得到曲線形式的數據，且直觀性好。(1)工作頻率還不夠寬；(2)記錄曲線不能利用數字分析儀器或計算機進行處理；(3)感光記錄紙價格較貴，且不能重復使用。2.光線示波器的特點

優(yōu)點：不足之處：1.工作原理振動子系統、光學系統、磁系統、記錄紙機械傳動系統以及電氣系統。

振動子系統包括：

線圈張絲恒溫裝置一、光線示波器的工作原理和結構組成

二、振動子特性MG+MC+Ma=Mi電磁轉矩Mi=kii張絲的彈性反抗力矩MG=G

阻尼力矩慣性力矩J為轉動慣量1.振動子的力學模型

2.振動子的靜態(tài)特性i=常數穩(wěn)態(tài)后：電流與轉角之間的關系：當很小，光點在記錄紙上的偏移量與偏轉角的關系為光路參數決定振動子結構決定003.振動子的動態(tài)特性幅頻特性相頻特性頻率響應函數阻尼比＝0.707，w/wn<0.6~0.8可確保測量精度。振動子扭振系統幅頻特性振動子扭振系統相頻特性4.振動子的阻尼液體阻尼（固有頻率較高）電磁阻尼（固有頻率較低）固有頻率大于400Hz的較高頻振動子常采用油阻尼方式；固有頻率小于或等于400Hz的較低頻振動子常采用電磁阻尼方式。5.振動子的選用原則振動子固有頻率的選擇固有頻率至少應為記錄信號最高頻率的1.7倍。靈敏度的選擇滿足固有頻率的要求下盡量選高靈敏度。最大允許電流值的選擇加入并聯分流電阻（油阻尼），或串、并聯電磁阻尼。將一個或多個變量隨時間或另一變量變化的過程轉換為可識別和讀取的信號儀器。能保存所記錄的信號變化以便分析處理。記錄儀的最大特點是能自動記錄周期性或非周期性多路信號的慢變化過程和瞬態(tài)電平變化過程。一.記錄儀的定義工作頻率輸入信號動態(tài)范圍記錄線性度分辨度和失真度響應時間走紙準確度和穩(wěn)定性

二.記錄儀的主要技術指標§5.3記

錄

儀

1.檢流計式筆錄儀三、筆式記錄儀筆式記錄儀是用筆尖在記錄紙上描繪被測量相對于時間或某一參考量之間函數關系的一種記錄儀器。檢流計式筆錄儀的特點主要記錄電流信號。記錄電壓信號時，應保持電路中電阻值的恒定；工作中溫度發(fā)生變化時，線圈的電阻、游絲的剛度及磁場強度都發(fā)生變化，可以串聯一個由錳、銅合金制成的溫度補償電阻，以彌補溫度誤差；在使用中，應對儀器預熱一定時間，減少溫度的變化；由于轉動部分具有一定的轉動慣量，其工作頻率不高；筆尖和紙接觸所引起的摩擦力矩較大，造成較大的誤差。2.函數記錄儀一種自動平衡式儀表，能高精度地自動顯示和記錄已轉成電壓的信號。四、磁帶記錄儀磁帶記錄儀是利用鐵磁性材料的磁化進行記錄的儀器。

1.磁帶記錄儀的特點

(1)

記錄頻帶寬；(2)

能同時進行多路信號的記錄，保證其時間和相位關系；(3)

具有改變時基的能力，可對高頻信號采用快速記錄，慢速重放；對低頻信號可慢速記錄，快速重放；(4)

特別適用于長時間連續(xù)記錄，并將信號長時間保存；(5)

記錄的信息精度高、失真小、線性好；(6)前面可加放大器，后面可直接與數據處理設備連接。

2.磁帶記錄儀的結構與工作原理

記錄放大器和重放放大器；記錄磁頭和重放磁頭；磁帶傳動機構。3.磁帶記錄儀的類型

1)模擬式磁帶記錄儀

2)數字式磁帶記錄儀

采用的記錄方式是數字記錄方式，又稱為脈沖碼調制（PCM）方式。它是把待記錄信號放大后，經A/D轉換變成二進制脈沖，并經記錄磁頭記錄在磁帶中。重放時再將該信號經D/A轉換還原為模擬信號，恢復被記錄的信號，或將該代碼信號直接輸入數字處理裝置，進行后續(xù)處理和分析。五、新型記錄儀

1)數字存儲示波器

以數字形式存儲信號波形，再作顯示，波形可穩(wěn)定保留在顯示屏上，供使用者分析。其中的微處理器可對記錄波形作自動計算，在顯示屏上同時顯示波形的峰－峰值、上升時間、頻率以至均方根值等。也可通過計算機接口將波形送至打印機打印。2)

無紙記錄儀

無紙記錄儀是一種無紙、無筆、無墨水、無一切機械傳動機構的全新記錄儀器，它以微處理器為核心，將模擬信號轉換成數字信號，存儲在大容量芯片上，并利用液晶顯示。主要應用于生產過程中多路緩變信號長時間巡檢與記錄，因此采樣頻率較低。3)光盤刻錄機

光盤刻錄機有CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM等類型，其中目前較常用的是CD-R和DVD-RW兩種。

CD-R光盤的結構

CD-RW光盤的結構

§5.4磁盤記錄器

用于微型計算機以及與之相關的儀器設備中。從構造上看，磁盤記錄器可分為“軟磁盤”和“硬磁盤”兩大類。軟磁盤裝配圖

硬磁盤外觀圖§5.5數字顯示系統1.數字顯示系統組成

計數器：對輸入脈沖進行計數，完成計數、分頻、數控和數據處理等功能；由門電路和觸發(fā)器組成。

譯碼器：將一種數碼轉換成另一種數碼。在數字顯示系統中常用BCD8421碼二－十進制譯碼器來驅動數碼管。

寄存器：可用來暫存指令、數據和位址；有指令寄存器(IR)和程序計數器(PC)。

數碼顯示器：按發(fā)光材料的不同，可分為發(fā)光二極管顯示器（簡稱LED）和液晶顯示器（又稱熒光數碼管）。

(a)二極管