موضوع مقاله: اسیلوسکوپ | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اسیلوسکوپ | مقدمه: نوسان‌نگار یا اُسیلوسکوپ دستگاهی الکترونیکی برای مشاهده شکل موج سیگنال‌ها (ولتاژ) است. | ## بخش 1: اسیلوسکوپ | در اُسیلوسکوپ، دامنهٔ سیگنال در نموداری دوبُعدی نمایش داده‌می‌شود که محور افقی، زمان و محور عمودی، مقدار ولتاژ است. علاوه بر دامنه، اندازه‌گیری دیگر پارامترهای سیگنال مانند عرض پالس، دوره تناوب و فاصله زمانی دو رویداد در سیگنال (مانند وقوع دو پیک) نیز بر روی نمایش‌گر اسیلوسکوپ ممکن است. در گذشته‌های دور، عموماً دستگاه‌های اندازه‌گیری بر اساس اِعمال نیروی مکانیکی یا حرارتی که موجب انحراف عقربه دستگاه می‌شدند کار می‌کردند. اما با توجه به اینرسی و اصطکاک، معمولاً این ابزارها نمی‌توانستند تغییرات سریع ولتاژ را نمایش دهند. با اختراع لامپ اشعه کاتدی و با توجه به وزن بسیار ناچیز پرتو کاتدی (اشعه الکترونی) درون این لامپ‌ها، امکان نشان دادن یک متغیر ولتاژی بر حسب زمان فراهم شد و اسیلوسکوپ اولین وسیله‌ای بود که از این امکان بهره‌مند شد. صرف‌نظر از برخی اصول عملکرد و کاربرد مشترک، این دو نوع اسیلوسکوپ تفاوت‌های عمده‌ای در ساختار و عملکرد دارند. اسیلوسکوپ آنالوگ کم‌کم جای خود را به اسیلوسکوپ دیجیتال داده‌است که قابلیت‌های بیشتر و متنوع‌تری دارد؛ اسیلوسکوپ آنالوگ، بزرگ، سنگین و به‌سختی قابل حمل است که ناشی از لامپ اشعه کاتدی به‌کاررفته در آن است. در مقابل، اسیلوسکوپ دیجیتال به مراتب کوچک‌تر و سبک‌تر بوده و صفحه نمایش ال‌سی‌دی (LCD) رنگی همراه با قابلیت کنترل عملکرد اسیلوسکوپ با لمس صفحه نمایش (در مدل‌های پیشرفته‌تر) دارد. از سوی دیگر، اسیلوسکوپ دیجیتال به علت بهره‌مندی از پردازش سیگنال دیجیتال، دارای برخی قابلیت‌ها مانند اجرای عملیات ریاضی و پردازشی روی سیگنال‌هاست که تقریباً در اسیلوسکوپ آنالوگ غیرممکن است. تشخیص اسیلوسکوپ اسیلوسکوپ در اصل شکل موج مربوط به توان ولتاژ را آشکار می‌نماید که بیشتر کاربرد آن برای مشخص نمودن شکل موج مرتبط با ولتاژ می‌باشد که برای تشخیص شکل موج میدان‌های مغناطیس یا جریان‌های مغناطیسی که با ولتاژ پدید می‌آیند قابلیت کاربرد دارند. اسیلوسکوپ برای اندازه‌گیری فرکانس سیستم‌های فرکانسی (یابنده‌های فرکانسی و رادار‌های فرکانسی) نمی‌باشد بلکه اندازه‌گیری فرکانس یابنده‌های فرکانسی با فرکانس متر یا فرکانس شمار است و نوع فرکانس متر یا فرکانس شمار نیز برای آشکار نمودن طبقه فرکانس باید توانایی تشخیص فرکانس در آن باند را داشته باشد یا خاص آن باند فرکانسی باشد. معرفی اسیلوسکوپ اسیلوسکوپ یک وسیله اندازه‌گیری است که کارش نمایش دامنه سیگنال‌ها (ولتاژ) بر حسب زمان است. این دستگاه به‌طور گسترده‌ای توسط مهندسان برق، پژوهشگران و تعمیرکاران در کارگاه‌ها و آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود. | ## بخش 2: اسیلوسکوپ | اسیلوسکوپ می‌تواند بسته به قابلیت‌هایش، دو (یا چند) شکل موج را بر حسب زمان روی صفحه اسیلوسکوپ نمایش دهد. از سوی دیگر، اسیلوسکوپ‌هایی که دست کم دو کانال دارند (چه آنالوگ و چه دیجیتال)، می‌توانند سیگنال اِعمال‌شده به یک کانال را بر حسب سیگنال اعمال‌شده به کانال دیگر نمایش دهند. اصول عملکرد اسیلوسکوپ آنالوگ اسیلوسکوپ آنالوگ در حقیقت یک رسم‌کننده بسیار سریع است که سیگنال ورودی را بر حسب زمان یا سیگنال دیگر نمایش می‌دهد. در واقع، قلم این رسم‌کننده یک لکهٔ نورانی است که در اثر برخورد یک باریکهٔ الکترون به صفحه فلوئورسنت لامپ به‌وجود می‌آید. به علت لَختی بسیار کم باریکه الکترون، می‌توان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظه‌ای (ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر می‌کنند) به کار برد. البته به کمک مبدل‌ها (ترانسدیوسر‌ها) می‌توان جریان الکتریکی و کمیتهای دیگر فیزیکی و مکانیکی را به ولتاژ تبدیل کرد. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد می‌کند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید می‌کند. تفنگ الکترونی از رشتهٔ گرم‌کن، کاتد، شبکهٔ آند پیش‌شتاب‌دهنده، آند کانونی‌کننده و آند شتاب‌دهنده تشکیل شده‌است. شبکه کنترل معمولاً یک استوانه هم‌محور با لامپ است و دارای سوراخی است که در مرکز آن قرار دارد. الکترون‌های گسیل‌شده از کاتد که از روزنه می‌گذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب‌دهنده و شتاب‌دهنده اعمال می‌شود)، شتاب می‌گیرند. صفحات انحراف عمودی که به‌طور افقی نصب می‌شوند و یک میدان الکتریکی عمودی ایجاد می‌کنند و صفحات y نامیده می‌شوند. صفحات انحراف افقی به‌طور عمودی نصب می‌شوند و انحراف افقی ایجاد می‌کنند و صفحات x نامیده می‌شوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آن‌ها عبور کند. | ## بخش 3: اسیلوسکوپ | این ماده دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی الکترون‌های برخوردکننده را جذب می‌کند و آن را به صورت یک لکه نورانی ظاهر می‌سازد. قسمت‌های دیگر لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشه‌ای، و پایه ای که از طریق آن اتصالات برقرار می‌شود، است. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ روی صفحهٔ نمایش با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. از سوی دیگر، هنگام اندازه‌گیری سیگنال‌هایی با دامنه زیاد، باید آن‌ها را تضعیف کرد تا در محدوده تقویت‌کننده‌های عمودی قرار گیرند. این سیگنال از طریق یک تقویت‌کننده اعمال می‌شود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، می‌توان آن را مستقیماً اعمال کرد. هنگامی‌که به سیستم انحراف افقی، سیگنال خارجی اعمال می‌شود، باز هم از طریق تقویت‌کننده افقی و کلید انتخاب روبش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب روبش در وضعیت داخلی باشد، تقویت‌کننده افقی، سیگنال ورودی خود را از مولد روبش دندانه‌اره‌ای که با تقویت‌کننده هم‌زمان راه‌اندازی می‌شود، می‌گیرد. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان، مضربی از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد (البته در حالتی که ورودی اسیلوسکوپ، یک سیگنال متناوب است). اجزای دیگر مواد محوکننده در طی روبش، ولتاژ دندانه‌اره‌ای روبش اعمال‌شده به صفحات x، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ حرکت می‌دهد. اگر سرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده می‌شود و اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده می‌شود. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را می‌توان بالا یا پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را می‌توان با اعمال یک ولتاژ کوچک سیستم داخلی (که مستقل است) به صفحات انحراف‌دهنده انجام داد. کنترل شدت شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل‌کننده شدت که پتانسیل شبکه را نسبت به کاتد تغییر می‌دهد، تنظیم می‌شود. | ## جمع‌بندی | کالیبره کردن در اسیلوسکوپ‌ها معمولاً یک موج مربعی پایدار داخلی تولید می‌شود که دامنه و فرکانس مشخصی دارد (فرکانس آن ۱ کیلو هرتز است).