第五章记录及显示仪(补充)

聪明人之所以不会成功，是由于他们缺乏坚韧的毅力。我的成就，当归功于精微的思索。

——艾萨克·牛顿IsaacNewton英国数学家物理学家天文学家自然哲学家1643-1727牛顿望远镜

主要内容§5.1

概述§5.2

光线示波器§5.3

记录仪§5.4

磁盘记录器§5.5

数字显示系统第五章记录及显示仪（补充）§5.1概述信号的记录和显示通过显示器提供的数值和记录器记录的数据或变成视觉所能接受的各种波形来了解、分析和研究测量结果；将当时被测的信号记录或存储起来，然后随时重放，以供后续仪器对所测信号进行分析和处理；记录仪可以方便地对记录曲线的时间轴进行放大，对研究短暂的瞬态过程有很大方便。显示和记录仪器一般包括指示和显示仪表、记录仪器。§5.2光线示波器

一种常用的模拟式记录器，主要用于模拟量的数据记录，将信号调整仪输入的电信号转换为光信号并记录在感光纸或胶片上，得到试验变量与时间的关系曲线。

1.光线示波器定义(1)高的灵敏度；(2)记录信号的频率可达数千赫；(3)实现交叉记录，能最大限度地利用记录纸；(4)能够得到曲线形式的数据，且直观性好。(1)工作频率还不够宽；(2)记录曲线不能利用数字分析仪器或计算机进行处理；(3)感光记录纸价格较贵，且不能重复使用。2.光线示波器的特点

优点：不足之处：1.工作原理振动子系统、光学系统、磁系统、记录纸机械传动系统以及电气系统。

振动子系统包括：

线圈张丝恒温装置一、光线示波器的工作原理和结构组成

二、振动子特性MG+MC+Ma=Mi电磁转矩Mi=kii张丝的弹性反抗力矩MG=G

阻尼力矩惯性力矩J为转动惯量1.振动子的力学模型

2.振动子的静态特性i=常数稳态后：电流与转角之间的关系：当很小，光点在记录纸上的偏移量与偏转角的关系为光路参数决定振动子结构决定003.振动子的动态特性幅频特性相频特性频率响应函数阻尼比＝0.707，w/wn<0.6~0.8可确保测量精度。振动子扭振系统幅频特性振动子扭振系统相频特性4.振动子的阻尼液体阻尼（固有频率较高）电磁阻尼（固有频率较低）固有频率大于400Hz的较高频振动子常采用油阻尼方式；固有频率小于或等于400Hz的较低频振动子常采用电磁阻尼方式。5.振动子的选用原则振动子固有频率的选择固有频率至少应为记录信号最高频率的1.7倍。灵敏度的选择满足固有频率的要求下尽量选高灵敏度。最大允许电流值的选择加入并联分流电阻（油阻尼），或串、并联电磁阻尼。将一个或多个变量随时间或另一变量变化的过程转换为可识别和读取的信号仪器。能保存所记录的信号变化以便分析处理。记录仪的最大特点是能自动记录周期性或非周期性多路信号的慢变化过程和瞬态电平变化过程。一.记录仪的定义工作频率输入信号动态范围记录线性度分辨度和失真度响应时间走纸准确度和稳定性

二.记录仪的主要技术指标§5.3记

录

仪

1.检流计式笔录仪三、笔式记录仪笔式记录仪是用笔尖在记录纸上描绘被测量相对于时间或某一参考量之间函数关系的一种记录仪器。检流计式笔录仪的特点主要记录电流信号。记录电压信号时，应保持电路中电阻值的恒定；工作中温度发生变化时，线圈的电阻、游丝的刚度及磁场强度都发生变化，可以串联一个由锰、铜合金制成的温度补偿电阻，以弥补温度误差；在使用中，应对仪器预热一定时间，减少温度的变化；由于转动部分具有一定的转动惯量，其工作频率不高；笔尖和纸接触所引起的摩擦力矩较大，造成较大的误差。2.函数记录仪一种自动平衡式仪表，能高精度地自动显示和记录已转成电压的信号。四、磁带记录仪磁带记录仪是利用铁磁性材料的磁化进行记录的仪器。

1.磁带记录仪的特点

(1)

记录频带宽；(2)

能同时进行多路信号的记录，保证其时间和相位关系；(3)

具有改变时基的能力，可对高频信号采用快速记录，慢速重放；对低频信号可慢速记录，快速重放；(4)

特别适用于长时间连续记录，并将信号长时间保存；(5)

记录的信息精度高、失真小、线性好；(6)前面可加放大器，后面可直接与数据处理设备连接。

2.磁带记录仪的结构与工作原理

记录放大器和重放放大器；记录磁头和重放磁头；磁带传动机构。3.磁带记录仪的类型

1)模拟式磁带记录仪

2)数字式磁带记录仪

采用的记录方式是数字记录方式，又称为脉冲码调制（PCM）方式。它是把待记录信号放大后，经A/D转换变成二进制脉冲，并经记录磁头记录在磁带中。重放时再将该信号经D/A转换还原为模拟信号，恢复被记录的信号，或将该代码信号直接输入数字处理装置，进行后续处理和分析。五、新型记录仪

1)数字存储示波器

以数字形式存储信号波形，再作显示，波形可稳定保留在显示屏上，供使用者分析。其中的微处理器可对记录波形作自动计算，在显示屏上同时显示波形的峰－峰值、上升时间、频率以至均方根值等。也可通过计算机接口将波形送至打印机打印。2)

无纸记录仪

无纸记录仪是一种无纸、无笔、无墨水、无一切机械传动机构的全新记录仪器，它以微处理器为核心，将模拟信号转换成数字信号，存储在大容量芯片上，并利用液晶显示。主要应用于生产过程中多路缓变信号长时间巡检与记录，因此采样频率较低。3)光盘刻录机

光盘刻录机有CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM等类型，其中目前较常用的是CD-R和DVD-RW两种。

CD-R光盘的结构

CD-RW光盘的结构

§5.4磁盘记录器

用于微型计算机以及与之相关的仪器设备中。从构造上看，磁盘记录器可分为“软磁盘”和“硬磁盘”两大类。软磁盘装配图

硬磁盘外观图§5.5数字显示系统1.数字显示系统组成

计数器：对输入脉冲进行计数，完成计数、分频、数控和数据处理等功能；由门电路和触发器组成。

译码器：将一种数码转换成另一种数码。在数字显示系统中常用BCD8421码二－十进制译码器来驱动数码管。

寄存器：可用来暂存指令、数据和位址；有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。

数码显示器：按发光材料的不同，可分为发光二极管显示器（简称LED）和液晶显示器（又称荧光数码管）。

(a)二极管