Осциллографический регистратор одиночных электрических импульсов

 

ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ РЕШСТРЛтор одиночамх ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий электронно-лучевую трубку выполнениую с микроканальнЬй пластиной и токопроводящим экраном, перед которым установлена фотокамера, блок записи, сигнальный вход которого соединен с сигнальным входом регистратора , сигнальный выход - с основным 1входом отклонякицей системы Y электроннолучевой трубки, выход подсвета через первь1й коммутатор - с ее катодно-модуляториого узла, а выход развертки через второй коммутатор - с входом отклоняющей системы X, блок управления, первый вход которого подключен к первому входу внешнего управления регистратора, второй входк пусковому выходу блока записи, первый выход - к входам записи обоих коммутаторов и управляющему входу Яблока записи, второй выход - к затвору фотокамеры, отличающийс я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительного вывода информации в цифровой форме и новы : щения точности регистрации, в него введены бдок установки режима, блок формирования ординаты считанного сиг нала, блок цк овогр развертывания и блок памяти, причем вьосоды блока установки режима подкгоочеиы к микроканальной пластине и токопроводя1Цему экрану, управлякяр вход блока формирования ординаты считанного сигнала соединен с тркотфоводящим экраном информационшлй вход « с выходом кода. координаты Y блока цифрового развер- . тывания, а выход - с первым информационным входом блока памяти, выход которого подключен к информационн 4у входу блока цифрового развертывания, третий вход блока управления соединен с выходом ркончаШся Армирования шкалы блока цифрового раэверт{гаания, первый выход - с ВХОДСЯ4 записи .блока установки режима, третий выход - с входами считывания блока установки режима, блока цифрового развертывания и блока памяти; четверть выход с входами визуализации блока ци4фового развертывания и блока памяти, а 00 00 00 пятый выход - с входом начала форми :рования шкалы блока цифрового развертывания , два установочных входа блока цифрового развертывания подключены. к второму и третьему входам внешнего управления регистратора, выход подсвета через первый коммутатор - к входу катодно-модуляторного узла электроннолучевой трубки, выход координаты Y соединен с: дополнительным входом отклонякщей системы Y, выход координаты X через второй коммутатор - с входом отклоняющей системы Х а тактовый выход - к одноименному входу последнего.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И ABTOPGHOhAV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3476540/18-21, .(22) 16.07.82 (46) 15.06.86. Бюл. У 22 (72) В. В. Борисов, И. Е. Збрицкий, Л. Н. Зюзин, В. Н.. михайлов и В. В. Рыбак

;(53) 621.317.7{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 728093, кл. G 01 R 29/027, 1977 °

Техническое описание и инструкция по эксплуатации осциллографа С9-4А.

Вильнюс, 1975.

{54)(57) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ РЕГИСТРА

ТОР ОДИНОЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИИПУЛЬСОВ, содержащий электроннолучевую трубку, выполненную с микроканальной плас тиной и токапроводящим экраном, пе- ред которым установлена фотокамера, блок записи, сигнальный вход которого соединен. с сигнальным входом реги.стратора, сигнальный выход с основ ным входом отклоняющей системы У электроннолучевой. трубки, выход под света через первый коммутатор - с вхо. дом ее катодно-модуляторного узла, а выход развертки через второй коммута тор с входом отклоняющей системы Х,; блок управления, первый вход которо го подключен к первому входу внешнего управления регистратора, второй вход к пусковому выходу блока записи, первый выход - к входам записи обоих коммутаторов и управляющему входу :блока записи, второй выход - к зат вору фотокамеры, о т л и ч а ю щ и йс.я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительного вывода информации в цифровой форме и поверг» шения точности регистрации, в него

„.80„„1 0 880 д 4, G 01 В 13/34 введены блок установки режима, блок формирования ординаты считанного сиг" нала, блок цифрового развертывания н блок памяти, причем выкоды.блока установки режю а подключены к микро канальной пластине и токопроводящему экрану, управляющий вход блока форми рования ординаты считаииого сигнала соединен с токопроводящим экраном, информационный вход - с выходом кода . координаты У блока цифрового развер тывания, а выход с Первым информа цноиным входом блока памяти, выход которого подключен к информационному входу блока цифрового развертывания, третий вход блока управления соеди 3 нен с выходом окончания формирования шкапы блока цифрового развертывания, первый выход с: входом записи .блока установки режима,. третий выход с входами считывания блока установки ф режима, блока цифрового развертыва иня и блока памяти; четвертый выход

laa4" с.входами визуализации блока цнфрового развертывания и блока памяти, а Ю пятый выход с входом начала форми Об рования шкалы блока цифрового разве (ф тывания, два установочных входа блока Я© цифрового развертывания подключены. ф к второму и третьему входам внешнего управления регистратора, выход под света через первый коммутатор - к входу катодно-модуляторного узла электроннолучевой трубки, выход ко ординаты Y соединен с дополнительным входом отклоняющей системы У, выход координаты Х через второй коммута тор - с входом отклоняющей системы Х> а тактовый выход к одноименному входу последнего.

I l0

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для использования при исследовании однократных или редкоповторяющихся физических процессов, например термоядерных реакций, импульсного ионизирующего излучения и т.д.

- Известно осциллографическое регистрирующее устройство, содержащее запоминающую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), вертикальные отклоняющие пластины которой через коммутатор подключены к входу устройства, а сиг" нальная пластина - к сигнальному входу усилителя считывания, генератор развертки записи, сигнальный вход которого соединен с входом устройства, генератор кадровой развертки считывания, выход которого подключен к выходу Y устройства, логический элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами двух упомянутых генераторов, а выход - с горизонтальными отклоняющими пластинами ЭЛТ, генератор строчной развертки считывания, сигнальный вход которого подключен к выходу триггера реверса строчной развертки, а выходы - к входу последнего, сигнальному входу генератора кадровой развертки считывания и одному из входов коммутатора, блок кодирования и вычисления, сигнальный вход которого соединен с вьгходом усилителя считывания, управляющий вход - с выходом триггера реверса строчной развертки, а выход - с выходом Y устройства, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора ЭЛТ, усилителя считывания, генераторов развертки записи, строчной кадровой развертки считывания.

Недостаток известного устройства связан с наличием в нем только электрического вывода информации, обеспечивающим невысокую точность регистрации одиночных однократных процессов. Ппя получения цифровой формы представления информации, например при передаче ее на значительные расстояния, устройство следует дополнять специальным аналого-цифровым преобразователем.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является осциллографический регистратор одиночных электрических сигналов, содержащий

ЭЛТ, выполненную с микроканальной

8880 1 пластиной и токопроводящим экраном, перед которым установлена фотокамера, блок записи, сигнальный вход которого соединен с сигнальным входом ре-.

5 гистратора, сигнальный выход - с входом отклоняющей системы у ЭЛТ, выход. подсвета через первый коммутатор - с входом ее катодно-модуляторного узла, а выход развертки через второй коммутатор - с отклоняющей системой

Х, блок управления, первый вход которого подключен к входу внешнего управления регистратора, второй вход - к пусковому выходу блока записи, первый выход - к входам записи обоих коммутаторов и управляющему входу блока записи, а второй выход - к затвору фотокамеры.

Указанное устройство характеризу2О ется широкополосностью и высокой скоростью фотозаписи, определяемыми типом используемой ЭЛТ с микроканальной пластиной. Однако его недостаток также заключается в ограничен 5 ных функциональных возможностях, предусматривающих вывод Зарегистриро" ванной информации только в виде фото" осциллограммы, и, как следствие, относительно невысокой точности реги

ЗО страции.

Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей подобного регистрирующего устройства путем обеспечения дополнительного выЗ5 вода информации в цифровой форме и повышении точности регистрации.

Цель достигается тем, что в осциллографический регистратор одиночных электрических импульсов, содержащий

4О электронно-лучевую трубку, выполненную с микроканальной пластиной и токопроводящим экраном, перед кото рым установлена фотокамера, блок записи, сигнальный вход которого сое45 динен с сигнальным входом регистратора, сигнальный выход с основным входом отклоняющей системы Y электронно" лучевой трубки, выход подсвета через первый коммутатор - с входом ее ка о тодно-модуляторного узла, а выход развертки через второй коммутатор с входом отклоняющей системы Х, блок управления, первый вход которого подключен к первому входу внешнего уп5 равления регистратора, второй входк пусковому выходу блока записи, первый выход - к входам записи обоих коммутаторов и управляющему входу

1108880 блока записи, второй выход - к затво ру фотокамеры, введены блок установки режима, блок формирования ординаты считанного сигнала, блок цифрового развертывания и блок памяти, причем 5 выходы блока установки режима подключены к микроканальной пластине и то коподводящему экрану, управляющий вход блока формирования ординаты счи танного сигнала соединен с токопро водящим экраном, информационный вход " с выходом кода координаты Y блока э цифрового развертывания, а выхадс первым информационным входом блока памяти, выход которого подключен к информационному входу блока цифрового развертывания, третий вход блока управления соединен с выходом окончания. формирования шкалы блока цифрово го развертывания, первый выход с входом записи блока установки режима, третий выход с входами считывания блока устаяовки режима, блока цифро;вого развертывания и блока памяти, четвертый выход - с входами визуализации блока цифрового развертывания и блока памяти, а пятый выход - c входом начала формирования шкалы блока.цифрового развертывания, два ус тановочных входа блока цифрового раэ" ЗО вертывания подключены к.второму и

1 третьему входам внешнего управления регистратора, выход подсвета через первый коммутатор к входу катадна модуляторного узла электронно луче ,вой трубки, выход координаты У соеди" нен с дополнительным входом отклоняю-" щей системы У, выход координаты Х через второй коммутатор - с входом отклоняющей системы Х, а тактовый 40 выход к одноименному входу послед него.

В предложенном техническом реше иии для электрического вывода инфор™ мацки использовано свойство умень 45 шения коэффициента усиления микрока нальной пластины нри сканировании ее непосредственно после записи.

Существо изобретения заключается в том, что вывод информации в аналого5п вой форме.(в виде фотоосциллограммы) осуществляется в процессе записи ее на экран ЭЛТ„ вывод информации в циф ровой форме - после проведения ряда коммутаций, обеспечивающих благоприят55 ный режим считывания и сохранность фотоосциллограммы, а также в том, что блок цифрового развертывания в дан» ном случае используется как генера тор электронной шкалы при получении фотоосциллограммы и в качестве источника растровой развертки при элект рическом считывании информации и пре образовании последней и цифровой кад.

Использование одного и того же блока в различных режимах повышает точность регистрации и сопоставимость аналого вой и цифровой информации.

На фиг:. l. представлена функциональная схема предложенного осциллографи ческого регистратора одиночных элект рических импульсов; на фиг. 2 - вре менные диаграммы сигналов, иллюстри рующие его работу .(.индексы нри напряжениях соответствуют цифровым позици ям на фиг, 1).

Регистратор содержит электроииолу чевую трубку (ЭЛТ) 1 выполненную с микроканальной пластиной 2 и токолро" водящим экраном 3. Позициями 4, 5, 6 обозначены соответс венно отклоняю щая система У, отклоняющая система

Х, катодно модуляторный узел ЭЛТ !.

Регистратор содержит, кроме того, фотокамеру 7, установленную .перед токопровадящим экраном 3, блок 8 записи, коммутаторы 9, 10, блок II установки режима., блок 12 управления, блок 13 цифрового развертывания, блок 14 формирования ординаты считанного сигнала и блок 15 памяти, Сигнальнь@ вход регистратора обозна чен позицией 16 а входы внешнего управления позициями 17-19. Сигнапь. ный вход блока 8 записи соединен с сигнальным входом 16 регистратора, сигнальный выход с. основным входом

Y отклоняющей системы 4 ЭЛТ I выходподсвета через коммутатор 9 - с вхо дом катодно модуляторного узла 6, а выход развертки через коммутатор 10с входом Х отклоняющей системы 5.

Первый вход блока 12 управления под ключен к входу !7 внешнего управления регистратора, второй вход к пуско вому выходу блока 8 записи, третий вход - к выходу окончания формнрова ння шкалы блока 13 цифрового развертывания, первый выход к входам за писи коммутаторов 9, 10 и управляюще" му входу блока 8 записи, второй вьгход - к затвору фотокамеры 7, третий выход — к входам считывания блока 11 установки режима, блока 13 цифрового развертывания и блока 15 записи, четвертый выход - к входам визуализации

1108880 блока i3 цифрового развертывания и блока 15 памяти, а пятый выход к входу начала формирования шкалы бло ка 13 цифрового развертывания. Вы ходы блока 11 установки режима под

5 ключены к входам микроканальной плас тины 2 и токопроводящего экрана 3.

Управляющий вход блока 14 формирова ния ординаты считанного сигнала соединен с выходом токопроводящего эк рана 3, информационный вход с выхо" дом хода координаты Y блока 13 цифро" вого развертывания, а выход с первым информационным входом блока 15 памяти. Выход блока 15 памяти подклю" чен к информационному входу блока 13 цифрового развертывания. Два устано вочных входа блока 13 подключены к входам 18, 19 внешнего управления регистратора, выход подсвета через коммутатор 9 к входу катодно-иодуляторного узла б 3JIT 1, выход координаты Y соединен с дополнительным входом У отклоняющей системы 4, sbr ход координаты Х через коммутатор

10 - с входом Х отклоняющей системы

5, выход кода коорднна гы Х подключен к второму информационному входу бло ка 15 памяти, а тактовый выход - к одноименному входу последнего.

Блок 8 записи выполнен с использованием элементов отбора мощности, запуска, подсвета развертки, а также линии задержки, включенной на его

35 сигнальном выходе. Блок 12 управления представляет собой комбинационно" логический узел и вырабатывает сигналы записи, считывания, начала формирования шкалы, визуализации, осуществляющие временную синхронизацию составных блоков регистратора.- Блок

13 цифрового развертывания реализован на основе узла формирования элект. ронной шкалы иа экране ЭЛТ 1 и содер жнт тактовый генератор, формирователи координат Y н Х с кодовыми выходами, а также цифро-аналоговые преобразователи. Режим работы блока 13 определяется управляющими сигналами на50 чала формирования шкалы, записи, счи тывания и визуализации на его входах.

Блок 14 формирования ординаты счи таиного сигнала может быть выполнен в виде усилителяформирователя и ре гистра. Данный блок осуществляет пе55 редачу в блок 15 памяти .кода координаты Y точки пересечения линии записи сигнала строкой считывания.

Коммутаторы 9, 10 выполнены на базе герконов и имеют по два информа ционных входа и по одному управляющему входу записи при наличии сигнала, на котором на катодно-модуляторный узел б и отклоняющую систему Х 5 ЭЛТ

1 поступают сигналы с блока 8 записи.

При отсутствии сигнала на входе записи коммутаторы 9, 10 работают в ре жиме пропускания соответствующих сигналов с блока 13 .цифрового развертьгвания.

В режиме записи шкалы, считывания и визуализации микроканальная пластина 2 ЭЛТ 1 работает в режиме усиления.

Потенциал токопроводящего экрана 3 в режимах записи шкалы, записи исследуемого сигнала и визуализации одинаков. Изменение потенциала пластины 2 в режиме записи исследуемого сигнала и экрана 3 в .режиме считывания осуще-. ствляется по сигналам записи и счнты" вання, поступающим с блока 12 управления. Управляющий сигнал на затворе фотокамеры 7 формируется в блоке 12 управления по переднему фронту сигнала шкалы и заканчивается в момент окончания сигнала записи.

Устройство работает следующим об™ разом.

По сигналу У, (фиг. 2а) с входа 17 внешнего управления, поступающему с за 1 с до появления исследуемого сигнала, блок 12 управления вырабаты вает сигнал U <. н,ш, (фиг. 2б) начала шкалы. В исходном состоянии регист" ратора на микроканальной пластине 2 и токопроводящем экране 3 установлены потенциалы U и U> (фиг. 2в и 2г), обеспечивающие удовлетворительную яркость и режим усиления. По сигналу н.w, подводящемуся к блоку 13 цифрового развертывания, на выходах координат Y и Х последнего формируют. ся дискретно изменяющиеся напряжения

U„>> и 0»„(фиг.. 2д и 2е). Кроме того, блок 13 формирует сигнал под света, который проходит через комму татор 9 и в виде напряжения U (фиг. 2ж) поступает на вход катодно модуляторного узла 6. Вместе с сиг налом Ц .„,„ начала шкалы блока 12 управления вырабатывает также сигнал, открывающий затвор фотокамеры 7. Ви димое изображение электронной шкалы, состоящей, например, из 6 делений по вертикали, 10 делений по горизонтали

1108880

8 и 5 мелких делений между узлами сетки, регистрируется на фотопленку, Перед регистрацией исследуемого сигнала блок 13 цифрового разверты вания по сигналам с.входов 18., 19 внешнего управления вырабатывает координаты К и Y исходного положения луча на экране ЭЛТ l при записи. По окончании формирования шкалы блок 13 1б цифрового развертывания выдает снг нал окончания шкалы, но которому блок

12 управления вшрабатывает сигнал

U, (фиг. 2s) записи, устанавливаю щий коммутатОры 9, 10 в режим пропус- i5 кания сигналов с блока 8 записи на

ЭЛТ 1.

При поступлении исследуемого сиг.нала U g (фиг. 2и) на сигнально вход 16 регистратора он записывается 20 иа тонопроводящеи экране 3 ЭЛТ 1.

Напряжение U (фиг. 2к), поступаю щее с коммутатора 10 на отклоняющую систему Х 5 в процессе работы регистратора, представлено на, фнг. 2к. 25

Напряжение U8 на выходе развертки блока 8 записи имеет вид, показанный на фиг. 2л. В режиме записи исследуемого сигнала минроканапьная пластина

2 работает усилителем электронного луча, который на токопроводящем экране 3 прочерчивает форму исследуемого сигнала s координатах амплитуда-время. Пластина 2 функционирует в режиме максимального усиления, что обеспечивается подачей на нее по сигналу записи U q потенциала 2 кВ. По» тенциал Ц в режиме записи выбирают из соотношения

0 403п 0 0

2ф Ъбр где U — потенциал торцевой поверхности иикроканальной пла стины 2 в режиме записи;

U>„ — потенциал токопроводящего

45 экрана 3, необходимый для пробивания электронами проводящего покрытия;

Б „,„ - максимально допустимый потенциал токопроводящего экрана.3 используемой ЭЛТ

1 { 1О кВ).

Вывод исследуемого сигнала в ана логовой форме заканчивается.

Во время записи производится фото 55 регистрация исследуемого сигнала.

После окончания записи исследуемо

ro сигнала блок 8 записи вырабатывает сигнал пуска блока 12 управления, по которому последний формирует сигнал (фиг. 2и) на закрытие затвора фотокамеры 7, а также сигнал U o.. (фиг. 2н) считывания, по которому блок 11 .установки режима устанавлива" ет на микроканальной пластине 2 и токопроводящем экране Э потенциалы (фиг. 2в н 2г). Потенциал Uzc выбирается из условия получения максимапьного соотношения сигнал/шум, которое как установлено эксперимен тальн ; достигается при включении пластины 2 в режим небольшого усиле» ния. Иотенпдал экрана Uqz в режиме считывания выбирается из условия

0« О, 0„О >„° О., где U - напряжение высвечивания лю минофора.

При этом желательно выбирать U максимально воэиожныи с тем, чтобы увеличить величину считанного сигна ла за счет вторичной эмиссии люмино фора.

В режиме вывода информации в цифровой форме сигнал U считывания с блока 12 управления поступает на со ответствующие входы блока 13 цифрового развертывания, коимутатора 10, блока 15 памяти. Блок 13 формирует сигнал подсвета и цоперечно-строчный растр считывания {например, по 256 дискретов по горизонтали и по верти» кали ЭЛТ 1), Электрический вывод инфориации в предложенном регистраторе обеспечивается благодаря использованию свойства инкроканальной пластины

2 запоминать на определенное время факт прохождения через ее участки лу ча записи. При сканировании торца микроканальной пластины 2 электронныи лучом в течение заданного времени коэффициент усиления в каналах пла стины 2 через которые проходил луч записи, ниже, чем в каналах, через которые луч записи не проходил. В мо" мент достижения лучом считывания линни электронного изображения зарегистрированного сигнала в цепи токопро" водящего экрана 3 ЭЛТ. 1 возникает импульс тока.

В регистраторе осуществляется ска" нирование поверхности микроканальной пластины 2 электронным лучом, причем на каждые 256 шагов перемещения его вдоль оси Y ЭЛТ 1 приходится один

1108880

10 шаг перемещения его вдоль оси Х. По мере считывания, т.е. в процессе формирования поперечно строчного растра блока 13 цифрового развертывания, изменяющийся код ординаты Y поступает на информационный вход блока 14 формирования ординаты считанного сигнала. В момент достижения лучом считывания электронного изображения зарегистрированного сигнала в цепи токопроводящего экрана 3 ЭЛТ 1 возни кает импульс тока, который после фор мирования используется в качестве разрешающего для прохождения кода ординаты Y с выхода блока 13 цифрово.

ro развертывания в блок 15 памяти.

Запись кода ординаты Y проводится по адресу, соответствующему координате Х того же элемента изображения.

После окончания сканирования поверхности микроканальной пластины 2 электронным лучом, перемещение которого задается блоком 13, в блоке 15 памяти будут записаны коды ординат Y счи» таиных элементов изображения по адресам, соответствующим кодам ординат Х этих же элементов изображения. Вывод информации в цифровом коде заканчивается.

Визуализация записанной в цифровом коде информации осуществляется для исключения последующей обработки на

ЭВМ ложной информации. По сигналу

U, > (фиг. 2о) визуализации с блока .12 управления начинается выдача цифровой информации, из блока 15 памяти

5 по выходу кода координаты У, которая после преобразования в напряжение блока 13 цифрового развертывания поступает на дополнительный вход отклоняющей системы Y 4 ЭЛТ 1. Микро1О канальная пластина 2 в этом случае включена в режим усиления, потенциал токопроводящего экрана 3 выбирается равным его потенциалу в режиме записи исследуемого сигнала. Таким обра1 эом, на экране ЭЛТ 1 воспроизводится записанная в блоке памяти 15 цифровая информация.

Предложенный регистратор по сравнению с известными устройствами ана2О логичного назначения имеет преимущество, заключающееся в дополнительном выводе информации в цифровой форме.

Это позволяет осуществлять обработку результатов измерения на ЭВМ и, кро25 ме того, повьппает надежность регистрации в 2 раза. Поскольку вывод информации в цифровой форме осуществляется с помощью тех же управляющих цепей, что и вывод информации в анащ логовой форме, дополнительной погрещности не вносится. Визуализация занисанной в цифровой форме информации осуществляется на той же ЭЛТ 1, что существенно упрощает регистратор.

1108880 д и, (l0

Л 8

И "ь

М 1 12

Заказ 3318/2

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгороду у . p л. П оектная 4

Ф >7

О

Ь12

О г

Z З

Составитель И. Катаманииа

Редактор О. Юркова Техред М.Ходаиич Корректор О. Луговая

Тирах 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035,. Москва, Ж 35, Рауыская наб., д. 4/5

t

t