При выборе указывающей и регистрирующей аппаратуры не всегда можно однозначно ответить, какое требование является определяющим, они слишком многочисленны и разнообразны: быстродействие, точность, чувствительность, потребляемая мощность по входной цепи, электрическая и механическая перегрузки, род питания, стоимость. Разделим все приборы па две основные группы: визуальные указатели и регистраторы. К первой группе относятся приборы со стрелочными, световыми или цифровыми отсчетными устройствами.
Такие указатели используются преимущественно для измерения статических или медленно изменяющихся величин. В качестве указывающих устройств чаще всего применяют стрелочные приборы .постоянного и переменного тока, из которых первые имеют ряд преимуществ (по чувствительности, точности, экономичности), из-за чего выходные сигналы обычно представляют в виде изменения постоянного тока.
Цифровые указатели, например, цифровые вольтметры ВК-7-5, В7-8, Щ1311 и др., целесообразно использовать лишь в тех случаях, когда важно получить особо высокую точность измерений (погрешность измерения такими приборами составляет всего +0,1-0,2%); в других случаях применение столь сложных и дорогих приборов будет нецелесообразно.
Для наблюдения и измерения периодических быстроизменяющихся процессов используются калиброванные электронные осциллографы различных типов. Для измерения коротких однократных процессов и в тех случаях, когда результаты измерений должны быть сохранены, используют регистраторы самопишущие измерительные приборы, шлейфовые и электронные осциллографы и магнитографы.
В регистрирующих устройствах запись электрических сигналов, отображающих измеряемую неэлектрическую величину, производится на специальной диаграммной бумаге, фотопленке или осциллографией бумаге. В зависимости от скорости регистрируемою процесса приборы можно условно разбить на регистраторы с малым и большим быстродействием. Типичными представителями первой группы являются самопишущие амперметры и вольтметры типов Н373, Н375, Н376, Н377 и др.
Указанные приборы имеют измерительные механизмы магнитоэлектрической системы, выпускаются на различные диапазоны измерений и производят запись чернилами на диаграммной бумаге шириной 100 мм ъ криволинейных координатах. Приборы обеспечивают несколько скоростей движения бумаги (от 20 до 5 400 мм ч) при времени установления показаний порядка 1-2 сек.
Для регистрации более быстрых переменных процессов наибольшее распространение имеют светолучевые (шлейфавые) осциллографы, обладающие универсальностью и быстродействием. Современные светолучевые осциллографы представляют собой достаточно надежные приборы, пригодные к эксплуатации в самых разнообразных условиях, и с их помощью удается измерять самые разнообразные величины.
Работа с осциллографом требует осторожности и определенных навыков. К сожалению, еще нередко наблюдаются случаи, когда из-за неправильного выбора вибраторов они бывают выведены из строя. Первая ошибка и, как ни странно, наиболее частая заключается в том, что не учитывается допустимый ток доп через вибратор. Во избежание случайной перегрузки, особенно в процессе подготовки аппаратуры к эксперименту, ток через шлейф необходимо ограничивать шунтом или последовательным (в зависимости от схемы) сопротивлением.
Как правило, это объясняется тем, что экспериментаторы интуитивно стремятся выбрать вибратор как можно более чувствительным, упуская из виду, что гальванометр представляет собой колебательную систему с критическим затуханием, а потому цпч неискаженной регистрации он должен удовлетворять определенным требованиям, о которых говорилось выше.
С учетом этого положения нужно выбрать такой тип гальванометра, у которого собственная резонансная частота была бы в 5-,10 раз выше частоты основной компоненты процесса. Третьим упущением является недооценка температурных влияний на характеристики вибратора, особенно когда предварительная калибровка аппаратуры производится в лабораторных условиях, а эксперимент производится в полевых условиях при весьма отличающихся температурных режимах.
Для уменьшения температурных погрешностей, связанных с регистрирующей аппаратурой, последнюю необходимо термостатировать, например, так, как это делается в ряде осциллографов (К5-22, К12-22 и др.). Наряду со светолучевыми осциллографами, имеющими ограниченный частотный диапазон регистрируемых процессов (не свыше 3-5 кгц), для измерения быстропротекающих процессов используют электронные осциллографы и результаты измерения фотографируют с экрана электроннолучевой трубки.
Такие приборы способны регистрировать механические процессы с частотами до 100 кгц и выше и практически полностью перекрывают частотные диапазоны датчиков всех типов. Некоторым ограничением применимости электронных осциллографов для регистрации однократных процессов является недостаточная яркость люминофора при большой скорости перемещения луча.
Фотографирование периодических процессов не представляет затруднений, так как при удовлетворительной синхронизации изображение будет устойчивым и достаточно ярким и может экспонироваться столько .времени, сколько необходимо для получения фотографии хорошего качества. В случае однократных процессов время экспонирования определяется скоростью движения луча по экрану.
Качество осциллограммы в этом случае определяется яркостью светящегося пятна, светосилой объектива и светочувствительностью фотографического материала. Выдержка, устанавливаемая на затворе фотокамеры, должна быть выбрана таким образом, чтобы во всех случаях она охватывала измеряемый процесс, но в то же время не была чрезмерно большой, так как при открытом затворе происходит "засвечивание" пленки темновым фоном, в результате чего изображение будет вуалировано.
Наряду с покадровым фотографированием относительно быстрого процесса, развертываемого электрическим способом, нередко применяется осциллографирование процесса с помощью механической развертки на непрерывно движущуюся кинопленку. При этом скорость развертки определяется выбранным масштабом по оси времени для записи процесса, содержащего относительно высокочастотные составляющие.
Так, например, если необходимо записать процесс длительностью 20 сек, содержащий составляющие с периодом 0,05 сек, то для того, чтобы иметь возможность рассматривать каждый период более детально, целесообразно "растянуть" осциллограмму так, чтобы каждый период регистрировался не менее чем на 10 мм. Для регистрации однократных быстропротекающих процессов широко применяют барабанные камеры, в которых процесс разворачивается на небольшой отрезок пленки L, укрепленной на барабан.
