记录光线振子函数的优化机构设计

这种机构是把被测量的电信号转换为光点运动，使感光记录纸或胶片感光而形成记录曲线的函数记录装置。记录曲线是光点运动和记录纸运动的合成。光点的运动规律与被测电信号变化规律相一致。这是一种光机电三结合的函数记录机构，在近代的光线振子示波器中得到广泛应用。

图6-40 光线振子记录机构

1—反射镜片 2—张丝 3—线圈 4—磁钢 5—光源

机构的工作原理如图6-40所示。光源5的光线通过光学系统投射到反射镜片1上，然后反射到记录纸上使之感光。镜片1装在振子的张丝2上，通电线圈3在磁钢4的磁场作用下发生偏转，镜片也随之偏转，于是光点便在记录纸上来回摆动。传动系统使记录纸作匀速运动，因而获得记录曲线。

振子和电磁系统的作用是将被测量准确地转换成光点的运动，这是机构的核心是保证记录精度的关键。

由电磁作用分析可知，通电线圈在磁场中的偏转角α由下式确定：

式中 W——线圈的匝数；

B——磁感应强度；

l——线圈垂直边的长度；

b——线圈的宽度；

I——被测信号电流强度；

G——张丝的抗扭刚度。

一般情况下，偏转角不大，所以cosα≈1。当振子的结构尺寸和磁场强度已定，则WBlb／G为一常数，令其等于k，则(www.xing528.com)

α=kI

由上式可见，当偏转角α不大时，α角与信号电流的大小成比例。所以偏转角的大小可反映出被记录信号电流的大小。

在实际应用中，信号电流的大小反映在记录纸上是光点摆动幅度的大小。当光臂一定，线圈转过一个α角时，光点在记录纸上摆动一个距离Y，这也就是光点在记录纸上的偏移量或摆幅。显然，Y与信号电流的大小成正比，即

Y=k_iI

式中 k_i——与光臂长度等有关的比例常数，k_i=Y／I，表示单位电流所产生的光

点偏移量，称为振子直流电流灵敏度。

k_i的倒数1／k_i=I／Y表示了光点产生单位偏移量所需的电流，称为振子的电流常数。

记录纸的运动速度取决定被记录电流的变化速度。在保证记录曲线的可分辨度又尽可能节省记录纸的情况下，记录纸的运动速度推荐按下式确定：

v=sf

式中 v——记录纸的运动速度；

s——记录信号最高频率的一个周期所要求的距离，由分辨度要求确定；

f——记录信号的最高频率。

有些记录机构还需在记录纸上记录时间信号，有了时间信号就可以考察记录信号随时间变化的规律。时标装置就是时间信号发生器，每隔一定时间发出一个信号脉冲。比如，光线振子示波器中所用的时标脉冲，通常是每秒一次、十次和一百次三挡，即时间间隔为1s、0.1s和0.01s。