Nghiên cứu sử dụng oxylosop vào công tác chẩn đoán kỹ thuật động cơ đốt trong

LỜI NÓI ĐẦU
Trong nhiều năm trở lại đây, tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại
động cơ đốt trong ở nước ta khá nhanh. Nhiều loại động cơ đốt trong được
trang bị với những hệ thống kết cấu hiện đại, nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu
cầu của giao thông vận tải, cũng như là bảo vệ môi trường. Trong quá trình
khai thác, sử dụng và làm quen với các hệ thống kết cấu hiện đại, chúng ta
gặp không ít khó khăn, do trình độ khoa học kỹ thuật nước ta còn kém so với
các nước trên thế giới .
Ngày nay, một số kết cấu đơn giản đã được thay thế bằng các kết cấu
hiện đại và phức tạp hơn , công nghệ sửa chữa hiện nay đã có những thay đổi
là chuyển từ việc sửa chữa chi tiết sang sửa chữa thay thế. Do đó, trong quá
trình sử dụng, khai thác thì nhất thiết phải sử dụng chẩn đoán.
Chẩn đoán kỹ thuật làm tăng năng suất và chất lượng của việc bảo
dưỡng và sửa chữa, đồng thời dự đoán chính xác độ tin cậy của các phương
tiện trong quá trình vận hành.
Trên thị trường hiện nay, đã có rất nhiều thiết bị, máy móc phục vụ
trong việc chẩn đoán được nhanh chóng và chính xác. Trong số đó, dao động
ký còn có tên là oxylosop , được áp dụng rộng rải ở nước ta hiện nay.
Nhằm tìm hiểu sâu hơn về việc sử dụng oxylosop trong công tác chẩn
đoán, em được nhà trường giao thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài:
“ Nghiên cứu sử dụng oxylosop vào công tác chẩn đoán kỹ thuật
động cơ đốt trong ”.
Với các nội dung sau:
Chương 1 : Tổng quan về chẩn đoán kỹ thuật động cơ đốt trong.

KHÁI NIỆM VỀ CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT
1.1.1. Chẩn đoán kỹ thuật và bảo dưỡng kỹ thuật
1. Định nghĩa
Chẩn đoán kỹ thuật là phương pháp dùng thiết bị máy móc để kiểm tra
trạng thái kỹ thuật, mà không cần phải tháo rời các cụm, các tổng thành đó.
Nó dựa trên hệ thống các quy luật, tiêu chuẩn đặc trưng cho trạng thái kỹ
thuật của cụm máy, tổng thành để phán đoán tình trạng kỹ thuật tốt hay xấu.
Công cụ chẩn đoán là tập hợp các trang bị kỹ thuật, phương pháp và
trình tự để tiến hành đo đạc, phân tích đánh giá tình trạng kỹ thuật.Nó bao
gồm : Các cảm nhận của con người, sự phân tích đánh giá của các chuyên gia,
các bộ vi sử lý, các phần mềm tính toán …
Đối tượng chẩn đoán là đối tượng áp dụng chẩn đoán kỹ thuật. Nó có
thể là một cơ cấu, tập hợp các cơ cấu, hay toàn bộ hệ thống.
Tình trạng kỹ thuật của đối tượng là tập hợp các đặc tính kỹ thuật bên
trong tại một thời điểm. Nó được đặc trưng bởi các thông số cấu trúc, hình
dáng các quá trình vật lý, hoá học… Việc xác định các thông số trạng thái kỹ
thuật nhằm xác định chất lượng chi tiết, tổng thể hệ thống là hết sức cần thiết.
2. Yêu cầu
Việc xác định trạng thái kỹ thuật của cụm, tổng thành không cần tháo
rời, không thay đổi sơ đồ lắp ráp và sơ đồ động, mà vẫn cung cấp cho ta thông
tin về mức độ hư hỏng của chi tiết. Do đó, chẩn đoán kỹ thuật đòi hỏi phải có
độ tin cậy cao.
3. Ý nghĩa
- Giảm giờ công lao động cho công tác bảo dưỡng kỹ thuật.
- Nâng cao độ bền lâu, giảm chi phí phụ ùt ng thay thế, giảm độ hao
mòn các chi tiết do không phải tháo rời các cụm tổng thành.
5
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
- Giảm tiêu hao nhiên liệu, dầu nhờn do phát hiện kịp thời để điều
chỉnh các bộ phận đưa về trạng thái làm việc tối ưu.
- Đánh giá tình trạng kỹ thuật của đối tượng kiểm tra một cách chính
xác, nhanh chóng.
- Chẩn đoán kỹ thuật giúp đưa ra phương án bảo dưỡng, sửa chữa thích
hợp.
4. Chẩn đoán kỹ thuật, bảo dưỡng kỹ thuật
Chẩn đoán kỹ thuật là biện pháp hỗ trợ trong hệ thống bảo dưỡng. Nó
đánh giá trạng thái kỹ thuật của đối tượng kiểm tra một cách chính xác, khách
quan và nhanh chóng. Mặt khác, cũng dự báo khả năng hoạt động an toàn của
đối tượng kiểm tra và quyết định phương án bảo dưỡng hoặc sửa chữa kịp
thời những hư hỏng đã phát hiện.
Vì vậy, ngày nay hướng sử dụng chẩn đoán kỹ thuật là một biện pháp chính
để kiểm tra trạng thái kỹ thuật mà không cần phải tháo rời.
Chẩn đoán kỹ thuật ngày càng hoàn thiện và phát huy vai trò của nó.
Trong sửa chữa, chẩn đoán kỹ thuật phải:
Phát hiện được nguyên nhân gây ra sự cố hư hỏng, từ đó xác định biện
pháp kỹ thuật để khắc phục tình trạng hư hỏng đó.
Phương án bố trí vị trí của chẩn đoán kỹ thuật trong quy trình công
nghệ bảo dưỡng và sửa chữa:
-Sử dụng cùng với bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa .
- Sử dụng riêng trên một tuyến chẩn đoán.
Trong đó phương án thứ nhất được dùng khá phổ biến. Công tác chẩn đoán
được tiến hành ngay trên dây chuyền bảo dưỡng kỹ thuật.
Người ta còn tiến hành chẩn đoán kết hợp với công tác chăm sóc dự phòng
và sửa chữa trên các cầu chuyên dùng có trang bị thiết bị chẩn đoán kỹ thuật .
6
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
1.1.2. Vị trí công tác trong dây chuyền bảo dưỡng và sửa chữa
Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật àl một khâu rất quan trọng trong quá
trình sản xuất của xí nghiệp sửa chữa và bảo dưỡng nhằm đảm bảo nâng cao
chất lượng, hạ giá thành của sửa chữa, tiết kiệm thời gian sửa chữa .
Áp dụng phương pháp chẩn đoán kỹ thuật, có thể xác định các thông số
biểu thị trạng thái kỹ thuật của tổng thành và của chi tiết. Do đó, có thể xác
định được công việc phải làm,đánh giá được kết quả, chất lượng của công
việc đó…
Áp dụng chẩn đoán kỹ thuật có thể giảm bớt một khối lượng lớn lao
động trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa .
Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất hiện nay có rất nhiều phương pháp
cũng như thiết bị chẩn đoán. Do đó tùy theo điều kiện sản xuất, sửa chữa cụ
thể mà lựa chọn phương án chẩn đoán, công việc bảo dưỡng phải phù hợp với
quy mô của xí nghiệp để tăng tính kinh tế.
1.1.3. Một số thông số đặc trưng trong chẩn đoán kỹ thuật
1. Tính hư hỏng
Trong quá trình sử dụng, tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong thay
đổi, các sự cố kỹ thuật xuất hiện dưới dạng này hay dạng khác.
Hư hỏng kỹ thuật được chia thành 4 loại:
+ Hư hỏng do kết cấu : Là hư hỏng phát sinh theo quy luật, trùng lặp
nhiều lần có đặc trưng giống nhau nhưng thường chỉ phát sinh ở một vị tr í
nhất định. Những hư hỏng thường là : chi tiết bị gãy, rạn nứt do sức bền của
chi tiết kém…
+ Hư hỏng do công nghệ : Không đảm bảo độ bóng, độ cứng bề mặt,
nhiệt luyện sai…
+ Hư hỏng do vận hành : Như quá tải, thiếu dầu bôi trơn, dùng nhiên
liệu xấu…
7
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
+ Hư hỏng hỏng do quá trình già cỗi: Là dạng hư hỏng tự nhiên tuân
theo quy luật mài mòn tự nhiên. Khi độ mòn tăng, quá trình già cỗi càng rút
ngắn lại vì các hiện tượng va đập, rung động…
Theo số kiệu thống kê: Xác suất của bốn loại hư hỏng này có giá trị gần
giống nhau.
2.Tham số cấu trúc
Cấu trúc của hệ động lực được hiểu là vị trí tương quan giữa các chi tiết
trong một bộ phận. Theo thời gian sử dụng, cấu trúc bị thay đổi do sự mài
mòn. Sự thay đổi cấu trúc là sự thay đổi tính chất lắp ghép của chi tiết.
Cấu trúc của đối tượng chẩn đoán được biểu thị bằng tham số gọi àl
tham số cấu trúc.
Vậy tham số cấu trúc là những tham số chỉ rõ đặc điểm kết cấu của
cụm máy, do nhà chế tạo quy định như : kích thước, khe hở lắp ghép, góc
đánh lửa sớm, góc phun sớm…
3.Tham số ra
Tham số ra là những tín hiệu mà động cơ tổng thành biểu hiện ra bên
ngoài trong quá trình làm việc, như : công suất, nhiệt độ, màu sắc khí xả …
4.Tham số chẩn đoán
Tham số chẩn đoán là những tham số ra được sử dụng trong quá trình
chẩn đoán.
5. Giá trị giới hạn của các tham số
Đó là những chỉ tiêu nếu vượt quá, động cơ không thể làm việc được.
Giá trị giới hạn của tham số cấu trúc được nhà chế tạo quy định. Tương
ứng với mỗi giá trị giới hạn của tham số cấu trúc sẽ có một giá trị của thông số ra
Khi chẩn đoán động cơ, các giá trị giới hạn của tham số ra dùng để
chẩn đoán, sẽ là căn cứ để quyết định cho động cơ được làm việc tiếp tục hay
đưa vào sửa chữa .
8
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
6. Điều kiện để tham số ra được dùng làm thông số chẩn đoán
Chẩn đoán là phép đo gián tiếp tham số cấu trúc dựa trên kết quả đo
đạc các tham số ra tương ứng.
Ứng với một tham số cấu trúc có thể có một hoặc nhiều tham số ra. Tuy
nhiên không phải các thông số ra được dùng làm thông số chẩn đoán mà phải
thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Tính đơn trị
Mỗi tham số ra được sử dụng làm thông số chẩn đoán khi chúng chỉ
phản ánh duy nhất một giá trị của tham số cấu trúc .
Mối quan hệ của tham số chẩn đoán và tham số cấu trúc là các hàm đơn
trị, tức là ứng với mỗi trị số của tham số cấu trúc chỉ có một giá trị của tham
số chẩn đoán .
+ Khả năng biến đổi rộng
Điều này đòi hỏi các tham số ra dùng làm tham số chẩn đoán có phạm
vi thay đổi rộng ứng với thay đổi tham số cấu trúc .
Ví dụ : Sự mài mòn làm tăng khe hở của nhóm piston – xylanh ở trạng
thái mòn giới hạn thì công suất động cơ giảm (15 – 20)%. Nhưng sự mài mòn
đó gây sự lọt khí xuống cacte động cơ, mà ở trạng thái mòn giới hạn khí lọt
tăng 14 -15 lần so với ban đầu. Như vậy, việc sử dụng tham số ra lượng khí
lọt cacte để đánh giá mức độ hao mòn cặp piston –xylanh chính xác hơn
nhiều so với dùng tham số ra công suất.
+ Dễ thực hiện
Khi dùng tham số chẩn đoán, tham số ra phải đo đếm được một cách dễ
dàng, thuận tiện.
Ví dụ : Trước kia, việc phân tích hàm lượng khí xả không thể dùng để
chẩn đoán động cơ. Ngày nay, với các thiết bị hiện đại như quang phổ hồng
ngoại… cho phép xác định rất nhanh các chất khí và thao tác đơn giản thì việc
9
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
dùng tham số thành phần khí xả để chẩn đoán động cơ hoàn toàn được.
7. Xác định thông số chẩn đoán
Quá trình xác định thông số được tiến hành như sau :
+ Tiến hành phân tích các sự cố và các hư hỏng của động cơ theo số
liệu thống kê. Việc phân tích này có thể xác định được độ tin cậy trong quá
trình làm việc của các bộ phận của động cơ đốt trong.
+ Tiến hành phân tích các sự cố có thể dựa theo sơ đồ sau:
Tính năng của tổng thành hoặc cụm
Sự lắp ghép của cụm và tổng thành
Các thông số cấu trúc của cụm và tổng thành
Hư hỏng
Triệu chứng
Thông số chẩn đoán
Phân tích theo 6 mức để xác định thông số chẩn đoán .
- Mức thứ nhất : Xét các tính năng làm việc của các tổng thành và cụm
cần chẩn đoán. Chú ý đến đặc điểm của quá trình làm việc của đối tượng và
tác dụng tương hỗ của các đối tượng này với nhau.
- Mức thứ hai : Xét đặc điểm mối lắp giữa các bộ phận cụm, giữa các
tổng thành, các bề mặt lắp ghép này trong quá trình làm việc sẽ bị mòn nhiều
và các thông số cấu trúc sẽ dần dần sai lệch đi. Do đó, sẽ dẫn tới hiện tượng
làm xấu tình trạng kỹ thuật so với tình trạng ban đầu.
- Mức thứ ba : Bao gồm các thông số cấu trúc. Những thông số này xác
10
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
định cơ bản trên sự phân tích tác dụng tương hỗ giữa các bộ phận và giữa các
bề mặt lắp ghép.
- Mức thứ tư : Đề cập các hư hỏng có thể xảy ra, xác định các thông số
này trên cơ sở phân tích các số liệu thống kê các hư hỏng của chi tiết và tổng
thành.
- Mức thứ năm : Các hư hỏng trên thể hiện ra bên ngoài gọi là triệu
chứng. Đánh giá các triệu chứng được tiến hành không chỉ dựa trên một hư
hỏng riêng mà phải nghiên cứu tổng hợp nhiều triệu chứng với hàng loạt hư
hỏng. Không phải là tất cả mọi triệu chứng sử dụng trong khi chẩn đoán đều
có giá trị về khối lượng thông tin như nhau.
- Mức thứ sáu : Xác định các thông số trong quá trình chẩn đoán.
Yêu cầu các thông số trong quá trình chẩn đoán được xác định phải ổn
định khi điều kiện bên ngoài và ngay cả khi điều kiện làm việc của đối tượng
chẩn đoán thay đổi.
Các thông số thu được chưa hẵn đã là tối ưu, nhưng trị số được chọn
các thông số chẩn đoán phải là hữu hạn, hoàn toàn xác định.
Yêu cầu cơ bản khi tiến hành chẩn đoán kỹ thuật là kết quả chẩn đoán
phải có độ tin cậy cao. Điều này phụ thuộc vào các tin tức nhận được, mà các
tin tức này lại tùy thuộc vào các thông số kiểm tra và các khả năng có thể sai
lệch về tin tức do các thiết bị đo đạc chưa hoàn chỉnh. Vì vậy, xu hướng tự
động hóa quá trình chẩn đoán để đảm bảo được nguồn tin cậy và tiết kiệm
được thời gian chẩn đoán.
1.1.4. Một số phương pháp và thiết bị chẩn đoán kỹ thuật
1. Phương pháp chẩn đoán
Chất lượng công việc chẩn đoán phụ thuộc vào kết quả xác định trạng
thái kỹ thuật các tổng thành, không yêu cầu phải tháo rời, xác định được một
cách chính xác khối lượng công việc sửa chữa cần phải làm.
11
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
Để chẩn đoán việc quan trọng là chọn các dấu hiệu, các dấu hiệu này
sẽ xác định vì nó thể hiện khá chính xác các tham số đặc trưng trạng thái kỹ
thuật của cơ cấu .
Trị số tiêu chuẩn là trị số giới hạn cho phép của dấu hiệu chẩn đoán.
Phải có trị số để khi so sánh các số liệu đo đạc được với nó, rồi rút ra kết kuận
đáng tin cậy về tình trạng kỹ thuật của cơ cấu khi chẩn đoán và dự báo trạng
thái kỹ thuật của cơ cấu đó ở cuối kỳ chẩn đoán .
Các phương pháp chẩn đoán đang được áp dụng:
Tùy theo cách lựa chọn dấu hiệu chẩn đoán mà đề ra các phương pháp
cho thích hợp và đo đạc trong quá trình đối tượng chẩn đoán đang làm việc
(động) hoặc khi không hoạt động (tĩnh).
Các phương pháp chẩn đoán đều phải theo nguyên tắc công nghệ từ
toàn bộ đến cục bộ. Nguyên tắc này nhằm đảm bảo công việc chẩn đoán trước
tiên tập trung vào các thông số thể hiện quá trình công tác, sau đó mới đến
chẩn đoán riêng biệt từng cơ cấu, tùy thuộc mức độ yêu cầu.
Ngoài ra, phương pháp chẩn đoán dựa trên kinh nghiệm, thông qua cảm
nhận của các giác quan con người, xác định dấu vết bằng âm học, xác định
dao động cơ học : bằng quang học, từ, điện từ…
Theo các thông
số thể hiện
trong quá trình
công tác(động)
Các phương pháp chẩn đoán
Theo các thông số
của quá trình hệ
quả (động)
Theo dấu hiệu
cấu trúc (tĩnh)
12
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
Chẩn đoán thông qua cảm nhận các giác quan con người : Các thông tin
thu được thường dưới dạng mờ : nhiều, ít, vừa, ít có khả năng cho bằng trị số
cụ thể. Các kết luận cho ra không cụ thể.
Chẩn đoán thông qua xác định dao động : Chủ yếu đánh giá tính năng
êm dịu, vận hành của đối tượng thông qua dao động của khối lượng.
Chẩn đoán thông qua xác định vết bằng âm học : Đây là một phương
pháp hiện đại, ghi lại các dao động của âm thanh trong động cơ.
Ngày nay, ngoài việc chẩn đoán bằng thiết bị chẩn đoán chuyên dùng,
người ta dùng hệ thống tự chẩn đoán. Hệ thống này dựa trên cơ sở hệ thống tự
động điều chỉnh. Trên hệ thống tự động điều chỉnh đã có các thành phần cơ
bản: cảm biến đo tín hiệu, bộ điều khiển trung tâm(ECU). Còn thiết bị tự chẩn
đoán gồm : cảm biến đo các giá trị thông số chẩn đoán, bộ xử lý và lưu trữ
thông tin, tín hiệu thông báo. Sự kết hợp của các bộ phận trên tạo nên khả
năng hoạt động của hệ thống tự chẩn đoán rộng hơn thiết bị chẩn đoán độc
lập. Nó có khả năng dự báo hư hỏng, hủy bỏ chức năng hoạt động của hệ
thống mà không cần tới định kỳ chẩn đoán .
2. Thiết bị chẩn đoán
+ Máy oxylosop (dao động ký)
Thiết bị này làm việc bằng một hệ thống điện tử, sử dụng kỹ thuật dao
động số.
Dao động ký làm việc theo nguyên lý là bất kỳ một biến đổi nào của
các bộ phận hệ thống điện đều làm biến đổi theo các thông số dòng điện, điện
áp của dòng điện tác dụng tương hỗ. Vì vậy, bất kỳ một hư hỏng nào của các
mạch cao áp hay thấp áp, đều có những thông số đặc trưng cho các hư hỏng
đó được thể hiện trên màn hùynh quang dưới dạng sóng. Thông qua đó, chúng
ta sẽ xác định được những hư hỏng của động cơ một cách chính xác và kịp
thời, nhằm sửa chữa một cách nhanh chóng và chính xác.
13
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
H.1-1 Dao động ký loại IBM – 475A
+ Các loại đồng hồ vạn năng
Loại thiết bị này có màn hình hiển thị. Giao diện dùng màn hình là một
ứng dụng tiên tiến trong công nghệ chẩn đoán trên xe. Màn hình thường ở
dạng tinh thể lỏng mỏng, nhỏ, gọn. Khi cần thiết kiểm tra, màn hình được nối
với hệ thống nhờ bộ đầu nối chờ, còn lại nó được bảo quản chu đáo trong vỏ
bảo vệ.
Có hai loại màn hình với các phương pháp điều khiển khác nhau :
- Loại thực hiện điều khiển bằng phím ấn như bàn phím máy tính
thông thường.
- Loại thực hiện điều khiển bằng phím ấn, có các phần tự chọn bằng
cảm ứng nhiệt trực tiếp trên màn hình tinh thể lỏng.
Cả hai loại này đều có MENU tùy chọn. Mọi trình tự, thủ tục ra vào
đều được các nhà sản xuất cài đặt sẵn, rất tiện lợi cho người sử dụng khi cần
 ........

Chương 2
ỨNG DỤNG CỦA OXYLOSOP TRONG CHẨN
ĐOÁN KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
20
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
2.1. GIỚI THIỆU OXYLOSOP ( DAO ĐỘNG KÝ )
2.1.1. Khái niệm chung
Trong kỹ thuật đo lường điện tử, một trong những yêu cầu cơ bản để
xác định tín hiệu là quan sát dạng của tín hiệu. Các tín hiệu thường được biểu
diễn theo thời gian hay theo tần số. Do vậy, cần phải có thiết bị để vẽ được
trực tiếp đồ thị biến thiên của tín hiệu. Đo lường bằng phương pháp quan sát
cho phép định tính một cách nhanh chóng, phân biệt được cụ thể các loại tín
hiệu .
Thiết bị trực tiếp dùng để nghiên cứu các dạng của tín hiệu là dao động
ký. Dao động ký điện tử thực hiện vẽ đồ thị dao động của tín hiệu bằng một
ống tia điện tử. Nó là một loại máy đo có nhiều tính năng : Trở kháng vào
lớn, độ nhạy cao… nên có khả năng đo lường, là một trong những máy đo cơ
bản nhất, được sử dụng phổ biến nhất.
Dao động ký còn có tên goi là máy hiện sóng, trên thực tế gọi là ôxylô.
Nó là một loại máy đo để xem cũng như để ghi lại trên phim ảnh các giá trị
tức thời của các điện áp biến đổi có chu kỳ hay không có chu kỳ.
Ngoài ra, nó còn dùng để đo lường rất nhiều các đại lượng biến đổi
khác như : Các biến đổi trong cơ học, y học.. Cách đo thường được thực hiện
bằng cách dùng một bộ chuyển đổi để chuyển hóa các dạng năng lượng cần
đo sang dạng năng lượng điện rồi dùng dao động ký để nghiên cứu.
+ Công dụng của dao động ký
Dao động ký không chỉ là một thiết bị để quan sát dạng của tín hiệu cần
nghiên cứu, mà nó còn dùng để đo lường các thông số đặc tính (thông số
cường độ và thời gian ) của tín hiệu như : đo biên độ, đo tần số, đo khoảng
thời gian…
21
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
2.1.2. Cấu tạo dao động ký
1. Ống tia điện tử
Bộ phận chính của dao động ký là ống tia điện tử.
Cấu tạo : Nó là ống chân không có vỏ bằng thủy tinh, bên trong có
chứa các điện cực. Đầu ống àl hình trụ tròn, chứa súng điện tử và hai cặp
phiến làm lệch. Đầu cuối của ống loe to thành hình dạng nón cụt, đáy hình
nón là màn hùynh quang, bên trong có quét một vài lớp mỏng hùynh quang.
Bên trong vách thành cuối ống có quét một lớp than chì dẫn điện suốt từ hai
cặp phiến lệch tới gần màn hùynh quang.
+ Súng điện tử
Cấu tạo : Sợi đốt F, catốt K, lưới điều chế M, các anốt A1, A2
Nhiệm vụ : Tạo nên một chùm tia điện tử nhỏ, gọn, và bắn tới màn
hùynh quang để gây tác dụng phát sáng. Do tác dụng này nên người ta đặt tên
cho một tập hợp các điện cực đó là súng điện tử.
H. 2-1 Súng điện tử
F
K M A1
A2 Y2 X2
Y1 X1
Màn
huỳnh
quang
22
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
Chùm tia điện tử được phát xạ từ K, do được nung nóng nhờ sợi đốt F,
đi qua một số các lỗ tròn nhỏ của các điện cực M, A1, A2, tạo thành một chùm
tia có hình dạng nhọn bắn tới màn hùynh quang.
Sở dĩ tạo nên một chùm tia nhọn là do các điện cực M, A1, A2 có các
điện thế khác nhau tạo thành một điện trường không đều tác động tới chùm tia
và làm hội tụ chùm tia đó lại trên màn hùynh quang.
Tác dụng của các A1, A2 như một thấu kính điện tử để hội tụ tia điện tử.
Nếu biến đổi điện áp cung cấp cho các điện cực này thì có thể điều
chỉnh được độ hội tụ của chùm tia điện tử trên màn hùynh quang.
Tác dụng của điện trường giữa A1 và M cũng hình thành một thấu kính
điện tử tương tự.
Điện áp UA2 được chọn sao cho điện tử có được một vận tốc đủ để khi
bắn tới màn hùynh quang có thể gây phát sáng với một độ sáng cần thiết trên
màn hùynh quang. Điện áp UA2 tăng thì điện tử càng tăng tốc và sự phát sáng
càng sáng hơn.
+ Hệ thống cặp phiến làm lệch tia điện tử
Hệ thống cặp phiến làm lệch gồm hai cặp phiến làm lệch đặt lần lượt
trước sau và vuông góc với nhau bao quanh trục ống. Một cặp theo phương
thẳng đứng (cặp phiến làm lệch Y ), một cặp theo phương ngang (cặp phiến
làm lệch X).
Trên một cặp phiến làm lệch có đặt một hiệu điện thế, thì khoảng
không gian giữa chúng có xuất hiện một điện trường. Khi điện tử đi qua giữa
hai phiến, do bị tác dụng của điện tưrờng này mà nó bị thay đổi quỹ đạo
chuyển động. Khoảng cách lệch của điểm sáng do chùm tia tạo nên trên màn
so với vị trí ban đầu phụ thuộc vào cường độ điện trường và thời gian bay của
điện tử qua khoảng không gian giữa hai phiến .
23
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
+ Màn hùynh quang
Trên màn hình của ống tia điện tử được quét một vài lớp mỏng chất
huỳnh quang. Khi có diện tử bắn vào, tại những vị trí bắn phá, chất huỳnh
quang sẽ phát sáng. Sau tác dụng bắn phá của điện tử, thì tại nơi bắn phá, ánh
sáng còn được giữ lại trong một thời gian ngắn. Thời gian này gọi là độ dư
huy của màn hình.
Cấu tạo các chất huỳnh quang khác nhau, thì màn hình có độ dư huy
khác nhau.
Tùy theo công dụng quan sát tín hiệu biến đổi nhanh hay chậm khác
nhau, mà dao động ký được dùng các ống tia có độ dư huy lớn hay bé.
+ Vấn đề gây méo đồ thị dao động
Độ sáng của dao động đồ trên màn của dao động ký không những chỉ
phụ thuộc vào năng lượng của mỗi điện tử, mà còn phụ thuộc vào cả số lượng
điện tử được bắn tới màn hình trong một đơn vị thời gian (phụ thuộc vào mật
độ điện tử). Vì thế, nếu thay đổi được mật độ của điện tử thì có thể thay đổi
được độ sáng của dao động trên màn hiện sóng.
Thay đổi mật độ điện tử bằng cách thay đổi điện áp trên cực điều chế
M. Ta đã biết giữa M và A1 cũng có cấu tạo điện trường như giữa A1 và A2,
để hội tụ tia điện tử. Do vậy, nếu thay đổi điện áp trên M thì độ hội tụ của tia
điện tử cũng bị ảnh hưởng. Do đó, khi thực hiện điều chế độ sáng, ta chỉ dùng
điện áp có biên độ bé. Vì nếu cực M có điện thế dương lớn, thì không những
độ sáng của dao động tăng mà còn gây méo cả dao động trên màn và độ hội tụ
bị giảm đi. Phép đo do vậy cũng sai đi.
2. Bộ tạo điện áp quét
Để có được hình dạng của tín hiệu dao động biến thiên theo thời gian
trên màn của dao động ký, thì người ta đưa điện áp của tín hiệu cần nghiên
cứu lên cặp phiến làm lệch Y, còn trên cặp phiến lệch X là điện áp quét răng
24
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
cưa. Điện áp quét răng cưa là điện áp có hình dạng biến thiên bật nhất theo
thời gian như hình răng cưa.
Như vậy, do tác dụng đồng thời của cả hai điện trường lên hai cặp
phiến, mà tia điện tử dịch chuyển cả theo phương X và phương Y. Quỹ đạo
của tia điện tử dịch chuyển trên màn sẽ vạch ra hình dạng của điện áp nghiên
cưú biến thiên theo thời gian như hình 2-2.
H. 2-2 Nguyên lý tạo dạng tín hiệu
Khi điện áp quét và điện áp tín hiệu nghiên cứu không đồng pha, thì
trên màn hiện sóng sẽ không phải là một hình đứng yên mà là một hình luôn
di động rối loạn làm ta không quan sát được. Để có được điện áp quét răng
cưa, người ta sử dụng điện áp nạp hay phóng của một tụ điện.
 
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
3. Bộ khuếch đại của dao động ký
Hầu hết các dao động ký đều có bộ khuếch đại điện áp của cặp phiến
lệch đứng Y. Bộ khuếch đại này là khuếch đại dải rộng. Độ rộng của dải
thông tầng của nó tùy thuộc vào yêu cầu quan sát của phổ tín hiệu nghiên cứu.
Với các dao động ký dùng để quan sát và đo lường, các xung có độ
rộng đến 1s, thì chúng có dải thông tầng khoảng từ 3-5MHz.
Ngoài bộ khuếch đại Y, hầu hết các dao động ký còn dùng bộ khuếch
đại X. Vì nhiệm vụ của khuếch đại X chỉ để khuếch đại điện áp răng cưa, nên
dải thông tầng cũng như hệ số khuếch đại của nó bé và hẹp hơn so với bộ
khuếch đại Y.
Bộ khuếch đại X còn được dùng để khuếch đại tín hiệu ngoài, khi
không dùng bộ tạo điện áp quét răng cưa.
2.1.3. Dao động ký hai tia
Trong những trường hợp cần so sánh nhiều tín hiệu cần đo, ta phải
khảo sát hai hay nhiều quá trình trên một dao động ký. Vấn đề này được giải
quyết bằng các biện pháp:
- Mỗi quá trình nghiên cứu được dùng một tia điện tử riêng biệt .
- Chỉ dùng một tia điện tử để ghi cả hai quá trình nhưng làm cho tia
điện tử thay đổi có chu kỳ để ghi từ quá trình này sang quá trình khác.
Phương án thứ nhất tốn kém vì phải dùng nhiều dao động ký khác
nhau, mỗi dao động ký nghiên cứu một quá trình riêng biệt.
Thực tế, người ta dùng dao động ký nhiều tia, phổ biến là loại hai tia.
+ Cấu tạo của dao động ký hai tia
Cấu tạo cơ bản của dao động ký hai tia giống như dao động ký một tia,
nhưng ở dao động ký hai tia cần chú ý rằng trong một ống tia điện tử có hai
súng phóng tia điện tử riêng biệt, tức là ngăn đôi hệ thống súng điện tử, thì ta
sẽ có hai súng phóng tia điện tử riêng biệt.
26
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
Mỗi chùm tia điện tử cho một vết dạng sóng. Mỗi tia điện tử được súng
điện tử tạo ra từ catốt qua các điện cực đến màn hùynh quang được qua các
cặp phiến làm lệch riêng của nó (Y11, Y12 và Y21, Y22 ) để lái tia điện tử 1 và 2
theo chiều đứng. Dạng sóng quét răng cưa từ bộ tạo góc thời gian đưa vào cặp
phiến lệch ngang X và cả hai chùm tia điện tử này được làm lệch ngang màn
hình một cách đồng thời.
H. 2-3 Cấu tạo dao động ký hai tia
F - Sợi đốt
K - Catốt
A1 - Anốt1 (tiêu tụ )
A2 - Anốt 2 (tăng tốc )
M - Cực điều chế
.....
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
2.1.4. Dao động ký có nhớ loại tương tự
+ Cấu tạo
Dao động ký loại tương tự là loại dao động ký dùng ống tia điện tử loại
đặc biệt, gọi là “ ống tia có nhớ ” . Ống tia có nhớ có cấu tạo như ống tia điện
tử thông thường, có súng điện tử và hệ thống cặp phiếm lệch X và Y như hình
2-4.
Bộ phận đặt biệt là màn hình. Màn hình bao gồm một” lớp nhớ”, cấu
tạo bằng phốt-pho, một màng kim loại và màng thủy tinh của ống.
“Lớp nhớ” được cấu tạo đặt biệt, thành các hạt nhỏ và có độ cách điện
cao giữa các hạt, và làm bằng phốt-pho có khả năng phát xạ.
Màng kim loại là màng mỏng dẫn điện được cấu tạo giữa màn thủy tinh
và lớp nhớ. Ống chuẩn trực, là màng mỏng bằng kim loại khác bao quanh cổ
ống. Súng điện tử vẽ và hệ thống cặp phiến lệch X và Y như loại ống thông
thường. Hai súng điện tử phun tràn là hai catốt được nung nóng để tạo ra
nguồn phát electron có năng lượng thấp.
Điện thế các catốt phun tràn và ống chuẩn trực có thể là điện thế âm hay
dương một chút.
.....
Lưu Thanh Huy CK 45-DLOT
1 – Ống chuẩn trực 2 – Màng thủy tinh
3 – Màng kim loại 4 – Lớp phốt-pho (lớp nhớ )