Способ измерения амплитуды импульсов с уплощенной вершиной

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСОВ С УПЛОЩЕННОЙ ВЕРШИНОЙ, основанный на их интегрировании, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, входной импульс инвертируют, задерживают во времени и суммируют с исходным импульсом, однополярную часть полученного сигнала интегрируют и делят на постоянный коэффициент, равный времени задержки, и по полученному результату определяют амплитуду вход кого импульса. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) уц4,G 01 R 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3287196/24-21, 3436483/24-21 (22) 15. 05. 81 (46) 30.07. 85. Бюл. К - 28 (72) М.В. Серов, Я.С. Пеккер и Л.M. Ананьев (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова (53) 621.373 (088.8) (56) Маграчев З.В. Аналоговые измерительные преобразователи одиночных сигналов. М.: Энергия, 1974,с.8..

Грязнов М.И. Интегральный метод измерения импульсов. M.: Советское радио, 1975, с. 24. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ

ИМПУЛЬСОВ С УПЛОЩЕННОЙ ВЕРШИНОЙ э основанный на их интегрировании, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, входной импульс инвертируют, задерживают во времени и суммируют с исходным импульсом, однополярную часть полученного сигнала интегрируют и делят на постоянный козффициент, равный времени задержки, и по полученному результату определяют амплитуду входного импульса.

1170363

- ф(1) dФ.

4 Ф(1) oR (а д1

О г

25 мает в

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения амплитудных значений одиночных и повторяющихся электрических. импульсов наносекундной и пикосекундной длительности, имеющих уплощенную вершину.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 изображены графики, поясняющие последовательность производимых операций над импульсным сигналом при измерении его амплитуды..

Сущность способа измерения амплитуды одиночных импульсных сигналов, имеющих уплощенную вершину, заключается в следующем. Допустим, что исследуемый сигнал имеет трапеце.идальную форму, как показано на фиг. 2а. Для наглядности доказательства принимаем длительность заднего фронта равной нулю. Этот сигнал можно описать "гладкой" функцией

F(t), которая положительна, непрерывна и определена на интервале (а,Ь 1. Причем в точках а и Ь она принимает нулевые значения, т.е.

F.(à) F(b) = О, а в точке д" достигает своего. максимального значения, равного 0, которое сохраняет,ся на интервале (Р,b ), т.е. длительность уплощенной части вершины такого импульса равна (Ь-d). Проинвертируем исходный сигнал и сдвинем его по оси времени на величину а (Ъ-д ), как показано на фиг.2б, в результате чего получим новый сиг. нал, который описывается функцией

-F(t bt) ° Затем произведем суммирование исходного сигнала с вновь полученным и получим новый результирующий сигнал, как показано на фиг. 2в, который описывается функцией Ф()=Р(й)-F(t dt). Из фиг. 2в видно, что результирующий сигнал состоит иэ двух импульсов: положительного, описываемого функцией

+Ф(й), которая определена на интервале (а,сj, и отрицательного, описываемого функцией -Ф(й)> которая определена на интервале Ь, Ь+Ж).

Нетрудно доказать, что площадь положительного импульса, описываемого функцией +Ф(С), равна площади отрицательного импульса, описываемого функцией -Ф(й), т.е.

Из фиг. 2в также видно, что отрицательный сигнал, описываемый функцией -Ф(й), представляет собой пряl0 моугольный импульс, имеющий амплитуду, равную амплитуде исходного сигнала U и имеет длительность, равную величине временного сдвига

М. Следовательно, значение ампли15 туды исходного исследуемого импульсного сигнала можно определить, поделив значение интеграла от однополярной части на величину временного сдвига М, т.е. ипи учитывая, что предлагаемый способ предполагает измерение амплитуды одиночных импульсных сигналов, функцию F(t), описывающую такой сигнал, можно доопределить на интервале (-, ), а выражение (2) принил1 М

Это же положение можно доказать, если проанализировать импульсный

45 сигнал длительность переднего фронУ та которого равна нулю, а задний фронт имеет произвольную форму. Таким образом, если исследуемый сигнал имеет уплощенную вершину, в течение которой сохраняется постоянное значение его амплитудного значения, то для измерения его амплитуды 0щ доста". точно сдвинуть его по оси времени на величину йй, которая по своей длительности меньше длительности уплощенной части, проинвертировать вновь полученный сигнал и сложить

его с исходным, а затем выделить любую однополярную часть результиI

/ рующего сигнала, проинтегрировать ее, а значение интеграла разделить на величину временного сдвига dt, Устройство измерения амплитуды импульсных сигналов, реализующее предлагаемый способ (фиг. 1), содержит инвертор 1 входных сигналов, линию 2 задержки, сумматор 3, расши ритель 4 импульсов с линейной вольтамперной характеристикой прямой ветви зарядного элемента, блок 5 деления и индикации. Принцип работы такого устройства заключается в следующем. Входной импульсный сигнал X(t) поступает одновременно на вход инвертора 1 и на один из входов сумматора 3. Инвертор 1 сдвигает входной сигнал X(t) по фазе на 180 . С выхода инвертора 1 сигнал Х поступает в линию 2 за1 держки, где он задерживается на время йэ= dt, а затем задержанный сигнал Х с выхода линии 2 задержки поступает на. второй вход сумматора

3. С выхода сумматора 3 сигнал Х9, представляющий собой результирующий сигнал, состоящий из положи70363 4 тельного и отрицательного импульсов, поступает на расширитель 4 импульсов, где производится вццеление однополярного импульса этого результирующего сигнала Х> и его интегрирование. На.выходе расширителя импульсов получается сигнал

Х, напряжение которого прямо про- . порционально количеству электричест10 ва (т.е. площади) в однополярной части результирующего сигнала Х>.

Затем сигнал Х поступает на вход блока 5 деления и индикации, где производится операция деления ре15 зультата интегрирования на постоянный коэффициент, равный времени задержки t> . dt, а также фиксирование и индикация полученного значения амплитуды исследуемого сигна2О ла сравнительно низкочастотной аппаратурой.

Таким образом, изобретение позволяет значительно увеличить точ2З ность измерения одиночных импульсов, длительность которых может быть меньше 2 нс.

1170363

+g(g)

Составитель Б. Веремейкин

Редактор И. Рыбченко . Техред N.Kóçüìà Корректор Е. Рощко

Заказ 4699/41 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4