ОСЦИЛЛО́ГРАФ

ОСЦИЛЛО́ГРАФ (от лат. оscillo – ка­чать­ся и …граф), при­бор для ис­сле­до­ва­ния функ­цио­наль­ной свя­зи ме­ж­ду дву­мя и бо­лее ве­ли­чи­на­ми, ха­рак­те­ри­зую­щи­ми ка­кой-ли­бо фи­зич. про­цесс. О. ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся для ви­зу­аль­но­го на­блю­де­ния и/или ре­ги­ст­ра­ции за­ви­си­мо­стей элек­трич. то­ка и на­пря­же­ния во вре­ме­ни, а так­же для ис­сле­до­ва­ния фор­мы элек­трич. сиг­на­лов и из­ме­ре­ния их осн. па­ра­мет­ров: ам­пли­ту­ды, час­то­ты, сдви­га фаз, глу­би­ны мо­ду­ля­ции, дли­тель­но­сти и час­то­ты по­вто­ре­ния элек­трич. им­пуль­сов и др. С по­мо­щью О. мож­но так­же на­блю­дать и за­пи­сы­вать бы­ст­ро ме­няю­щие­ся не­элек­трич. ве­ли­чи­ны (дав­ле­ние, темп-ру, влаж­ность и т. п.), пред­ва­ри­тель­но пре­об­ра­зо­вав их в элек­трич. сиг­на­лы. По прин­ци­пу дей­ст­вия раз­ли­ча­ют све­то­лу­че­вые (элек­тро­ме­ха­нич.), элек­трон­но-лу­че­вые (элек­трон­ные) и циф­ро­вые ос­цил­ло­гра­фы.

Све­то­лу­че­вые О. вы­пол­ня­ют­ся на ба­зе од­но­го или не­сколь­ких зер­каль­ных галь­ва­но­мет­ров или шлей­фов (лёг­кая пе­тель­ка из очень тон­кой про­во­ло­ки с ук­ре­п­лён­ным на ней не­боль­шим зер­каль­цем, по­ме­щён­ная ме­ж­ду по­лю­са­ми по­сто­ян­но­го маг­ни­та); со­дер­жат так­же оп­тич. сис­те­му, но­си­тель за­пи­си (све­то­чув­ст­вит. бу­ма­га или фо­то­плён­ка) и ме­ха­низм раз­вёрт­ки. Элек­трич. сиг­нал (ток), про­пу­щен­ный че­рез рам­ку галь­ва­но­мет­ра, вы­зы­ва­ет по­во­рот зер­каль­ца, и от­ра­жён­ный све­то­вой луч ос­тав­ля­ет на рав­но­мер­но дви­жу­щем­ся но­си­те­ле след в ви­де не­ко­то­рой кри­вой, ото­бра­жаю­щий из­ме­не­ние сиг­на­ла во вре­ме­ни. Для ви­зу­аль­но­го на­блю­де­ния из­ме­не­ния ис­сле­дуе­мой ве­ли­чи­ны слу­жит встро­ен­ный про­свет­ный эк­ран, на ко­то­рый от­во­дит­ся часть све­то­во­го лу­ча. Раз­вёрт­ка лу­ча на эк­ра­не осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью рав­но­мер­но вра­щаю­ще­го­ся мно­го­гран­но­го зер­каль­но­го ба­ра­ба­на. Вы­со­кая чув­ст­ви­тель­ность галь­ва­но­мет­ров по­зво­ля­ет при­ме­нять их в О. без уси­ли­те­лей и ис­сле­до­вать ко­ле­бат. про­цес­сы с час­то­той до 10 кГц. Для од­но­вре­мен­ной ре­ги­ст­ра­ции не­сколь­ких фи­зич. ве­ли­чин О. мо­гут иметь 4–60 шлей­фов.

В элек­трон­но-лу­че­вом О. из­ме­не­ние ис­сле­дуе­мой фи­зич. ве­ли­чи­ны во вре­ме­ни ото­бра­жа­ет­ся с по­мо­щью элек­трон­но­го лу­ча на эк­ра­не ос­цил­ло­гра­фи­че­ско­го элек­трон­но-лу­че­во­го при­бо­ра. На эк­ра­нах боль­шин­ст­ва при­бо­ров име­ют­ся про­гра­дуи­ро­ван­ные шка­лы, по­зво­ляю­щие из­ме­рять ам­пли­туд­ные или вре­менны́е ха­рак­те­ри­сти­ки элек­трич. сиг­на­ла. В со­став элек­трон­но­го О. так­же вхо­дят: уси­ли­тель вер­ти­каль­но­го от­кло­не­ния (ши­ро­ко­по­лос­ный ви­део­уси­ли­тель); ге­не­ра­тор (напр., жду­щий муль­ти­виб­ра­тор) и уси­ли­тель раз­вёрт­ки, фор­ми­рую­щие пи­ло­об­раз­ное на­пря­же­ние на го­ри­зон­таль­но от­кло­няю­щих пла­сти­нах; син­хро­ни­за­тор, фор­ми­рую­щий син­хро­им­пульс для за­пус­ка ге­не­ра­то­ра раз­вёрт­ки в мо­мент, со­от­вет­ст­вую­щий вы­бран­ной точ­ке ис­сле­дуе­мо­го сиг­на­ла; ка­либ­ра­тор дли­тель­но­сти, вы­ра­ба­ты­ваю­щий вре­менны́е от­мет­ки, по ко­то­рым мож­но из­ме­рять вре­менны́е ха­рак­те­ри­сти­ки сиг­на­лов; блок элек­тро­пи­та­ния. Для од­но­вре­мен­но­го ис­сле­до­ва­ния двух и бо­лее сиг­на­лов слу­жат мно­го­лу­че­вые О. (как пра­ви­ло, дву­лу­че­вые), а так­же встро­ен­ные мно­го­ка­наль­ные элек­трон­ные ком­му­та­то­ры, обес­пе­чи­ваю­щие по­лу­че­ние изо­бра­же­ния не­сколь­ких сиг­на­лов пу­тём пе­рио­дич. по­оче­рёдно­го под­клю­че­ния их к вхо­ду уси­ли­те­ля вер­ти­каль­но­го от­кло­не­ния.

В за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния и тех­нич. ха­рак­те­ри­стик элек­трон­ные О. под­раз­де­ля­ют­ся на уни­вер­саль­ные (для ис­сле­до­ва­ния од­но­крат­ных и пе­рио­дич. элек­трич. сиг­на­лов и из­ме­ре­ния их ам­пли­туд­ных и вре­менны́х па­ра­мет­ров; уни­вер­саль­ность обес­пе­чи­ва­ет­ся на­ли­чи­ем смен­ных бло­ков в ка­на­лах вер­ти­каль­но­го от­кло­не­ния и раз­вёрт­ки), за­по­ми­наю­щие (на ос­но­ве элек­трон­но-лу­че­вых при­бо­ров с на­ко­п­ле­ни­ем за­ря­да; пред­на­зна­че­ны для за­пи­си од­но­крат­ных и ред­ко по­вто­ряю­щих­ся элек­трич. сиг­на­лов, хра­не­ния за­пи­сан­ной ин­фор­ма­ции и её вос­про­из­ве­де­ния в за­дан­ный мо­мент вре­ме­ни), ско­ро­ст­ные (для ре­ги­ст­ра­ции элек­трич. сиг­на­лов в по­ло­се час­тот до еди­ниц ГГц), стро­бо­ско­пи­че­ские (ос­но­ва­ны на по­сле­до­ват. стро­би­ро­ва­нии мгно­вен­ных зна­че­ний сиг­на­ла в од­ной точ­ке; от­ли­ча­ют­ся наи­бо­лее ши­ро­кой по­ло­сой про­пус­ка­ния и по­зво­ляют ис­сле­до­вать сиг­на­лы с дли­тель­но­стью до 10^–11 с), спе­ци­аль­ные (для ис­сле­до­ва­ния те­ле­ви­зи­он­ных сиг­на­лов, мед. ин­ди­ка­то­ры и др.).

Дей­ст­вие циф­ро­во­го О. ос­но­ва­но на пре­об­ра­зо­ва­нии ис­сле­дуе­мо­го сиг­на­ла (элек­трич. на­пря­же­ния) с по­мо­щью ана­ло­го-циф­ро­во­го пре­об­ра­зо­ва­те­ля в дис­крет­ную фор­му, ко­ди­ро­ва­нии по­лу­чен­ных мгно­вен­ных зна­че­ний сиг­на­ла и по­сле­дую­щей за­пи­си ре­зуль­та­тов пре­об­разо­ва­ния (от­счё­тов) в ячей­ки опе­ра­тив­ной па­мя­ти (ОП). Управ­ле­ние ре­жи­ма­ми ра­бо­ты О. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся кон­трол­ле­ром. При по­сту­п­ле­нии им­пуль­са за­пус­ка от кон­трол­ле­ра дан­ные оп­ре­де­лён­ных яче­ек ОП пе­ре­за­пи­сы­ва­ют­ся в па­мять кон­трол­ле­ра (ПК); ус­ло­вия и ре­жим за­пус­ка оп­ре­де­ля­ют­ся опе­ра­то­ром. Ка­ж­дой ячей­ке ПК со­от­вет­ст­ву­ет точ­ка на эк­ра­не дис­плея, по цве­ту от­ли­чаю­щая­ся от фо­на; абс­цис­су точ­ки оп­ре­де­ля­ет но­мер ячей­ки, а ор­ди­на­ту – за­пи­сан­ный в ней от­счёт. Ём­кость ОП совр. циф­ро­вых О. во мно­го раз пре­вы­ша­ет ём­кость ПК, что по­зво­ля­ет про­из­во­дить за­пись ис­сле­дуе­мо­го на­пря­же­ния на боль­шом от­рез­ке вре­ме­ни, а за­тем про­смат­ри­вать эту за­пись по час­тям. Час­тот­ный диа­па­зон сиг­на­лов, ко­то­рый мож­но ис­поль­зо­вать с по­мо­щью циф­ро­вых О., оп­ре­де­ля­ет­ся час­то­той дис­кре­ти­за­ции и со­став­ля­ет от ну­ля до 6 ГГц.

По срав­не­нию с ана­ло­го­вы­ми при­бо­ра­ми циф­ро­вые О. об­ла­да­ют рас­ши­рен­ны­ми функ­цио­наль­ны­ми воз­мож­но­стя­ми. Это ав­то­ма­ти­за­ция из­ме­ре­ний (пе­рио­да на­пря­же­ния, вре­ме­ни фрон­та и вре­ме­ни спа­да им­пуль­са, макс. и ми­ним. зна­че­ний на­пря­же­ния на за­дан­ном от­рез­ке вре­ме­ни и др.), на­хо­ж­де­ние спек­тра и фильт­ра­ция сиг­на­ла, рас­тя­ги­ва­ние во вре­ме­ни фраг­мен­тов за­пи­сан­но­го в па­мять сиг­на­ла, за­пись изо­бра­же­ния на дис­ке­ту или со­хра­не­ние его во внутр. энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти О., под­клю­че­ние прин­те­ра и т. д. Мно­го­ка­наль­ные циф­ро­вые О. по­зво­ля­ют од­но­вре­мен­но на­блю­дать неск. сиг­на­лов, вы­пол­нять их сло­же­ние, вы­чи­та­ние и ум­но­же­ние, а так­же не­ко­то­рые др. опе­ра­ции.

Пер­вый О. изо­бре­тён франц. фи­зи­ком А. Блон­де­лем в 1893.