Осциллографический способ измерения амплитудных параметров сигнала

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения . По данному способу импульсный сигнал, полученный в момент превышения линейно нарастающим напряжением основной развертки наперед заданного постоянного уровня, используется одновременно для задания момента стробирования исследуемого сигнала и для запуска задержанной развертки. Это обеспечивает временную привязку момента стробирования к началу задержанного изображения сиснала, которое размыто из-за конечного быстродействия усилителя подсвета, соответствующего полосе пропускания осциллографа Стробиро-. ванне исследуемого сигнала происходит в точках, лежащих правее размытого начала первого и второго задержанного изображения сигнала, соответственно . Для изменения положения точек стробирования исследуемого сигнала необходимо изменить уровни регулируемых постоянных напряжений , с которыми сравнивается пилообразное напряжение основной развертки . При этом изменяются и участки сигнала, выделяемые первой и второй задержанными развертками. Последовательность выполняемых операций .поясняется в описании изобретения на примере работы устройства, реализующего данный способ. 3 ил.

союз совятских соци листичксних

Н=СПУ1ЬЛИН,С 01 К 13/20

ГОСУДАРст&=нный Н0ММТЕТ сссР по делаем изот=-пний и отнРитий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) . 3782083/24-21 (22) 15.08.84 (46) 23.02.86.Бюл. В 7 (72) В.А.Щильцев, В.М.Немировский и Б.Н.Лисенков (53) 621.317.755(088.8) (56) Техническое описание осциллографа С1-108, СССР, 1981.

Авторское свидетельство СССР

9,708238, кл. С 01 R 13/20, 1975. (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения. По данному способу импульсный сигнал, полученный в момент превышения линейно нарастающим напряжением основной развертки наперед заданного постоянного уровня, используется одновременно для задания момента стробирования исследуемого сигнала и для запуска эадержан„.SU„„1213419 A ной развертки. Это обеспечивает временную привязку момента стробирования к началу задержанного изображения сигнала, которое размыто из-за конечного быстродействия усилителя подсвета, соответствующего полосе пропускания осциллографа. Стробирование исследуемого сигнала происходит в точках, лежащих правее размытого начала первого и второго задержанного изображения сигнала, соответственно. Дпя изменения положения точек стробирования исследуемого сигнала необходимо изменить уровни регулируемых постоянных напряжений, с которыми сравнивается пилообразное напряжение основной развертки. При этом изменяются и участки сигнала, выделяемые первой и второй задержанными развертками. Последовательность выполняемых операций ,поясняется в описании изобретения на примере работы устройства, реализующего данный способ. 3 ил.

1213419

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуд-! ных параметров сигнала.

Целью изобретения является повьппение точности измерений.

Импульсный сигнал, полученный в момент превьппения линейно нарастающим напряжением основной развертки напередзаданного постоянного уровня, 10 используется одновременно для задания момента стробирования исследуемого сигнала и для запуска задержанной развертки. Это обеспечи15 вает временную привязку момента стро бирования к началу задержанного изоб ражения сигнала, которое размыто из« за конечного быстродействия усилителя подсвета а. Быстродействие усили20 теля подсвета соответствует полосе пропускания осциллографа, причем время нарастания импульсов подсвета на выходе усилителя, определяющее длину размытого участка в начале за25 держанной развертки, приблизительно составляет величину, обратную полосе пропускания осциллографа.

Благодаря задержке моментов стробирования относительно начала пер30 вой и второй задержанной развертки на время, превышающее величину, обратную полосе пропускания осциллографа, стробирование исследуемого сигнала происходит в точках, лежащих несколько правее размытого начала первого и второго задержанного изображения сигнала, соответственно, Эти точки на первом и втором задержанном изображении исследуемого сигнала выделяют с помощью верти- 40 кальной линии, формируемой электронным лучом на экране электронно-лучевой трубки, в результате подачи постоянного напряжения на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки, Длина вертикальной лчнин определяется размахом сигнала, поступающего на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки в течение длительности 50 прямого хода основной развертки, пока на горизонтально отклоняющих пластинах электронно-лучевой .трубки присутствует постоянное напряжение.

Чтобы точки пересечения вертикаль- 55 ной линии с первым и вторым растянутыми изображениями задержанных участ. ков сигнала совпали с точками, в ко. торых производится его стробирование, постоянное напряжение, подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки и определяющее положение вертикальной линии на экране электронно-лучевой трубки по горизонтали, формируют равным сумме начального напряжения задержанной развертки, т.е. уровня, с которого начинается формирование,пилообразного напряжения задержанной развертки, и произведения скорости нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки на время задержки момента стробирования относительно начала задержанной развертки.

Для изменения положения точек стробирования исследуемого сигнала необходимо изменить уровни регулируемых постоянных напряжений, с кото. рыми сравнивается пилообразное напряжение основной развертки. При этом изменятся и участки сигнала, выделяемые первой и второй задержанными развертками.

На фиг.l дана структурная электрическая схема варианта устройства, реализующего способ; на фиг ° 2 — временные диаграммы напряжений: о — форма сигнала на выкоде синхронизатора, 3 — то же на первом выходе блока, основной развертки, $ — то же на вто ром выходе блока основной развертки, — то же, на выходе триггера со счетным входом, 6 — то же, на выходе D-триггера, ж — то же, на выходе схемы управления задержанной развертки, ) — то же, на выходе блока задержанной развертки, U — то же на выходе коммутатора; на фиг.3а изображена осциллограмма исследуемого сигнала в режиме "Задержанная

1! развертка подсвечивает основную который может быть использован для грубой установки моментов стробирования в выбранных на сигнале точках; на фиг.36 — осциллограмма подсвеченных участков этого сигнала, . растянутых на весь экран с помощью задержанной развертки, и вертикальная линия, отмечающая на них точки стробирования при измерении размаха сннусоидального напряжения.

Устройство состоит из усилителя

l вертикального отклонения, элек— тронно †лучев трубки 2, синхронизатора 3, блока 4 основной раэверт1213419 ки, коммутатора 5, усилителя 6 горизантальног0 отклонения, блока 7 подсвета, компаратора 8, первого и второго регулируемых источников 9 и 10 опорного напряжения, переменных резисторов 11 и 12, блока 13 управления задержанной разверткой, блока 14 управления коммутатором, блока 15 задержанной развертки, сумматора 16, Р-триггера 17, триггера 18 со счетным входом измерительного блока 19 и переключаемого источника

20 постоянного напряжения.

Способ реализуется следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на вход усилителя 1 вертикального отклонения и после усиления воздействует на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 2. °

Одновременно исследуемый сигнал с первого выхода усилителя 1 вертикального отклонения поступает на . первый вход измерительного блока 19, Поскольку первый выход усилителя 1 вертикального отклонения является выходом аттенюатора, установленного на входе тракта вертикального отклонения, то исследуемый сигнал этим трактом практически не искажается. Синхронизатор 3 формирует из поступающего на его вход сигнала импульсы синхронизации (фиг.2а}, по фронту которых блок 4 основной развертки начинает генерировать пилообразное напряжение (фиг.26). После прохождения через коммутатор 5 и усиления усилителем 6 горизонтального усиления пилообразный сигнал воздействует на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой труб— ки 2, и на ее экране формируется изображение исследуемого сигнала.

Импульсы блокировки на втором выходе блока 4 основной развертки (фиг.2в) поступают на первый вход блока 7 подсвета, осуществляя тем самым подсвет изображения сигнала во время прямого хода развертки. Одновременно пилообразный сигнал развертки. с первого выхода блока 4 основной развертки (фиг.26) воздействует на четвертый вход компаратора 8.

В результате превышения пилообразным сигналом опорного напряжения с выхода первого регулируемого источника 9 опорного напряжения или опорного напряжения с выхода второго регулируемого источника 10 опорного напряжения на выходе компаратора 8 формируются прямоугольные импульсы (фиг.2д). Выходные напряжения регулируемых источников 9 и 10 опорного напряжения изменяются с помощью переменных резисторов !1 и 12. При этом переключение компаратора 8 с одного опорного источника на другой произI0 водится выходными импульсами триггера 18 со счетным входом (фиг.2г), который запускается импульсами блокировки (фиг.2в) с второго выхода блока 4 основной развертки.

I5 По переднему фронту прямоугольных импульсов (фиг.2д ) компаратора

8 блок 13 управления задержанной развертки формирует прямоугольные импульсы (фиг.2г,е), осуществляющие

20 подсвет выделенных участков на изображении сигнала на экране (фиг.За) .

Перемещение подсвеченных участков по изображению сигнала (фиг.За) производится оператором путем регули-, 25 рования опорного напряжения источников 9. и 10 с помощью переменных резисторов 11 и 12. В промежутки времени, соответствующие длине выделенных участков (фиг.2ж), блоком

З0 15 задержанной развертки формируется прямой ход пилообразных сигналов задержанной развертки (фиг.2з).

Однако в режиме основной развертки эти сигналы на вход усилителя Ь горизонтального отклонения комму35

:татором 5 не пропускаются.

В режиме задержанной развертки коммутатор 5 работает таким образом, 1 что в промежуток времени, соответствующий первому прямому ходу основной развертки (фиг.26), на вход горизонтально отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки 2 поступает пилообразный сигнал первой

45 задержанной развертки, во время. второго прямого хода основной развертки поступает пилообразный сигнал второй задержанной развертки, во время третьего прямого хода раз50 вертки — постоянное. напряжение с выхода сумматора 16., формирующее за счет вертикального смещения сигнала на экране вертикальную линию — метку (фиг.36). При этом управление

55 коммутатором 5, т.е. распределение описанных сигналов по определенным промежуткам времени осуществляется при помощи блока 14 управления ком1213419 мутатором. Блок 14 запускается импульсами блокировки с второго выхода блбка 4 основной развертки. Поскольку блок 14 управления коммутатором содержит счетчик, выбором его коэффициента деления можно управлять коммутатором S таким образом, чтобы вертикальная линия — метка вводилась в промежуток времени, со- 10 ответствующий третьему прямому ходу развертки либо и-му ходу развертки, . где n > 3.

Вертикальная линия-метка, которая вводится на экран в промежуток вре- !5 мени, соответствующий третьему пря— мому ходу развертки (фиг.2б), создается .с помощью постоянного напряжения, равного сумме напряжений 11! (фиг.2и, начальный уровень задер- 20 жанной развертки), и напряжения И,, равного произведению скорости нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки на время задержки момента строб»»рования отно- 25 сительно начала пилообразного напряжения задержанной развертки. Напряжение U< формируется в переключаемом источнике 20 постоянного напряжения путем деления постоянного íà- $0 пряжения с помощью резистивного делителя, переключаемого одновременно с переключением длительности задержанной развертки. В сумматоре 16 напряжение U складывается с началь2

HbIM уровнем задержанной развертки

U! и через коммутатор 5 и усилитель 6 поступает на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 2. При этом блок 15,10 задержанной развертки не включается и пилообразное напряжение на его выходе не формируется.

45 формула изобретения

При изменении коэффициента развертки К вертикальная линия-метка

P на экране смещается по горизонтали.

Объясняется это тем, что напряжение, поступающее на второй вход сумматора 16 с выхода переключаемого источника 20 постоянного напряжения, вносит различный вклад в положение линии-метки на экране. Это напряже-

" ние для учета задержки запуска стробпреобразователя измерительного бло ка 19.

Строб-преобразователь измерительного блока 19 запускается началом задержанной развертки (моменты t,, и т.д., фиг.2з). Однако из-за наличия задержки в цепи запуска строб-преобразователя он срабатывает не сразу, а через некоторое время

t>(t> = 50-100 нсj. При изменении коэффициента развертки это время соответствует различной длине изображения по горизонтали. Поскольку при изменении К вертикальная линия-метГ ка сдвигается относительно начала задержанной развертки, а величина сохраняется неизменной, то, чем больще скорость развертки, тем, следовательно правее относительно начала задержанной развертки должна смещаться вертикальная линия. Поэтому с увеличением скорости задержанной развертки напряжение на выходе переключаемого источника 20 постоянного напряжения возрастает (одновременно с переключением скорости развертки), в результате чего увеличивается напряжение на входе сумматора !6. При этом вертикальная линия-метка смещается вправо на велич».»»»у

Когда измерительный блок 19 определяет разность Q U между мгновенными значениями исследуемого сигнала в выбранных точках, оператор смещает по горизонтали оба изображения сигнала, соответствующие первой и второй задержанным разверткам, до пересечения выбранных на сигнале точек с вертикальной линией-меткой (фиг.3б .

Длина линии-метки по вертикали равна полному размеру сигнала, отображаемого на основной развертке. При этом на цифровом индикаторе измерительного блока 19 отображается величина измеряемого амплитудного интервала л U.

Осциллографический способ измерения амплитудных параметров сигнала, заключающийся в измерении мгновенных значений исследуемого сигнала. путем его стробирования на границах измеряемого участка амплитуды, задаваемого на изображении сигнала первой и второй метками, и определении разности мгHoBенных значе-. ний исследуемого сигнала, получаемых в первой и второй точках стробирования, отличающийся!

213419 тем, что, с целью повышения точности измерений, подсвечивают на изображении исследуемого сигнала на основной развертке два участка напряжениями первой и второй задержанных разверток, используют левые границы первого и второго подсвеченных участков в качестве первой и второй меток, для чего сравнивают пилообразное напряжение основной развертки поочередно с первым и вторым регулируемыми постоянными напряжениями и в момент превышения пилоебразным напряжением основной развертки величин первого и второго регулируемых постоянных напряжений формируют импульсы запуска пилообразных напряжений первой и второй задержанйых разверток, задерживают первый и второй моменты стробирования исследуемого сигнала относительно начала соответствующих этим моментам задержанных разверток на время не менее величины обратной полосе пропускания осциллографа, смещают путем изменения первого и второго регулируемых постоянных напряжений подсвеченные участки сигнала до тех пор, пока левые границы этих участков совпадут с началом и концом измеряемого участка амплитуды исследуемого сигнала, растягивают изображения первого и второго подсвеченных участков сигнала, включающих первую и вторую точки стробирования, 5 путем поочередной подачи на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки -пилообразных напряжений первой и второй задержанных разверток, и формируют на экра10 .не вертикальную линию, пересекающую растянутые изображения сигнала в точках стробирования, для.чего во время прямого хода основной развертки подают на горизонтально отклоняющие !

5 пластины электронно-лучевой трубки постоянное напряжение, равное сумме начального напряжения задержанной развертки и напряжения, равного произведению скорости нарастания

20 пилообразного напряжения задержанной развертки во время задержки мо- мента стробирования относительно начала пилообразного напряжения соответствующей задержанной развертки, смещают путем изменения первого и . второго регулируемых постоянных напряжений растянутые изображения участков сигнала по горизонтали от— носительно вертикальной линии так, ЗО чтобы точки пересечения этих изображений с вертикальной линией совпали с началом и кбнцом измеряемого участка амплитуды сигнала.

1213419

Фиг.2

Составитель Б. 11иншиц

Редактор Т.Кугрышева ТехредИ.IIaponaA Корректор Е.Сирохман

Заказ 778/55 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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