Осциллограф

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения повышение точности совмещения яркостной метки с осциллограммой, повышение точности измерений, уменьшение сложности и трудоемкости измерений. Сущность изобретения: осциллограф содержит два коммутатора 2, 3, электронно-лучевую трубку 4, два 9, 10 стробоскопических преобразователя, вольтметр 12, блок 5 развертки, блок 1 отклонения, линию задержки 11 и блок 6 синхронизации, выход которого через линию задержки 11 и первый 9 стробоскопический преобразователь соединен со входом вольтметра 12, шина синхронизации через блок синхронизации, блок развертки и второй коммутатор соединены с первым входом электронно-лучевой трубки, шина измеряемого сигнала через блок отклонения и первый коммутатор соединена со вторым входом электронно-лучевой трубки, второй выход блока развертки соединен со вторыми входами двух коммутаторов, выход блока отклонения соединен со вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого коммутатора, а выход линии задержки соединен с первым входом второго стробоскопического преобразователя. Осциллограф также содержит вычитающий блок 14 и интегратор 13, причем первый выход блока 5 развертки через вычитающий блок 14 соединен со вторым входом второго 10 стробоскопического преобразователя, выход которого через интегратор 13 соединен с третьим входом второго 3 коммутатора и вторым входом вычитающего блока 14. 1 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в осциллографии.

Известен осциллограф, который характеризуется большой трудоемкостью совмещения яркостной метки с осциллограммой, а также малой точностью совмещения яркостной метки с осциллограммой, что обусловлено взаимной маскировкой яркостной метки и линии осциллограммы при их сближении на расстояние, меньшее чем то, при котором происходит касание яркостной метки и линии осциллограммы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является осциллограф, содержащий два коммутатора, электронно-лучевую трубку, два стробоскопических преобразователя, вольтметр, блок развертки, блок отклонения, линию задержки и блок синхронизации, выход которого через линию задержки и первый стробоскопический преобразователь соединен со входом вольтметра, шина синхронизации через блок синхронизации, блок развертки и второй коммутатор соединена с первым входом электронно-лучевой трубки, шина измеряемого сигнала через блок отклонения и первый коммутатор соединена со вторым входом электронно-лучевой трубки, второй выход блока развеpтки соединен со вторыми входами двух коммутаторов, выход блока отклонения соединен со вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого коммутатора, выход линии задержки и первый выход блока развертки соединены с соответственно первым и вторым входами второго стробоскопического преобразователя, выход которого соединен с третьим входом второго коммутатора. При использовании прототипа на экране формируется осциллограмма измеряемого сигнала и яркостная метка, расположенная на линии осциллограммы, причем перемещение яркостной метки по осциллограмме осуществляется изменением задержки линии задержки. Для измерения разности потенциалов и временного интервала между двумя точками на осциллограмме следует регулировкой задержки линии задержки совместить яркостную метку сначала с первой точки осцилограммы, при этом определить показания V_a вольтметра и задержки τ_a линии задержки; затем регулировкой задержки линии задержки совместить яркостную метку со второй точки на осциллограмме, при этом определить показания V_в вольтметра и задержки τ_в линии задержки; искомые разность потенциалов и временной интервал равны соответственно (V_a-V_в)/K и τ_a τ_в, где К коэффициент усиления блока отклонения. Однако, в связи с нелинейностью второго стробоскопического преобразователя сигнал на его выходе отличается от сигнала на втором входе второго стробоскопического преобразователя в момент поступления импульса на первый вход; в связи с этим яркостная метка не совпадает с линией осциллограммы. Несовпадение яркостной метки с линией осциллограммы увеличивает погрешность измерений (так как делает неопределенным, в какой точке осциллограммы производятся измерения) и повышает сложность и трудоемкость измерений (так как затрудняет и усложняет процедуру выбора точки на осциллограмме, на которой производятся измерения.

Цель изобретения повышение точности совмещения яркостной метки с осциллограммой, повышение точности измерений, уменьшение сложности и трудоемкости измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в осциллограф, содержащий два коммутатора, электронно-лучевую трубку, два стробоскопических преобразователя, вольтметр, блок развертки, блок отклонения, линию задержки и блок синхронизации, выход которого через линию задержки и первый стробоскопический преобразователь соединен со входом вольтметра, шина синхронизации через блок синхронизации, блок развертки и второй коммутатор соединена с первым входом электронно-лучевой трубки, шина измеряемого сигнала через блок отклонения и первый коммутатор соединена со вторым входом электронно-лучевой трубки, второй выход блока развертки соединен со вторыми входами двух коммутаторов, выход блока отклонения соединен со вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого коммутатора, а выход линии задержки соединен с первым входом второго стробоскопического преобразователя, введены вычитающий блок и интегратор, причем первый выход блока развертки через вычитающий блок соединен со вторым входом второго стробоскопического преобразователя, выход которого через интегратор соединен с третьим входом второго коммутатора и вторым входом вычитающего блока.

На чертеже изображена блок-схема осциллографа, где 1 блок отклонения, 2 и 3 соответственно первый и второй коммутаторы, 4 электронно-лучевая трубка, 5 блок развертки, 6 блок синхронизации, 7 шина синхронизации, 8 шина измеряемого сигнала, 9 и 10 соответственно первый и второй стробоскопические преобразователи, 11 линия задержки, 12 вольтметр, 13 интегратор, 14 вычитающий блок.

Осциллограф работает следующим образом. Блок 1 отклонения задерживает и усиливает в К раз поступающий на его вход сигнал. При наличии и отсутствии импульса на втором входе первого 2 и второго 3 коммутаторов их выход соединен с соответственно первым и третьим входами. При подаче импульса на вход блока 5 развертки на первом и втором входах формируются соответственно пилообразный и прямоугольный импульсы, причем моменты начала пилообразного и прямоугольного импульсов совпадают; также совпадающие моменты окончания пилообразного и прямоугольного импульсов. При подаче измеряемого сигнала либо синхронизирующих импульсов на вход блока 6 синхронизации он формирует на выходе импульсы синхронизации. После поступления импульса на первый вход первого 9 и 10 стробоскопических преобразователей и на их выходе удерживается напряжение, которое было на втором входе в момент поступления импульса на первый вход. Линия 11 задержки задерживает поступивший на ее вход импульс. Сигнал u₂ на выходе интегратора 13 определяется по формуле U₂= U₁dt (1) гдe u₁ сигнал на входе интегратора 13; Т период следования импульсов синхронизации на выходе блока 6 синхронизации; t время. Сигнал u₃ на выходе вычитающего 14 блока определяется по формуле u₃ u₄ u₅, где u₄ и u₅ сигналы на соответственно первом и втором входах вычитающего 14 блока. Измеряемый сигнал с шины 8 измеряемого сигнала поступает на вход блока 1 отклонения, с выхода которого сигнал поступает на первый вход первого 2 коммутатора и второй вход первого 9 стробоскопического преобразователя. Измеряемый сигнал или синхронизирующие импульсы поступают с шины 7 синхронизации на вход блока 6 синхронизации, с выхода которого импульсы синхронизации поступают на входы линии 11 задержки и блока 5 развертки. Импульс с выхода линии 11 задержки поступает на первые входы двух 9 и 10 стробоскопических преобразователей. На вторые входы двух 2 и 3 коммутаторов поступают импульсы со второго выхода блока 5 развертки, с первого выхода которого импульсы поступают на первые входы второго 3 коммутатора и вычитающего 14 блока. Сигнал с выхода вычитающего 14 блока поступает на второй вход второго 10 стробоскопического преобразователя, с выхода которого сигнал через интегратор 13 поступает на третий вход второго 3 коммутатора и второй вход вычитающего 14 блока. Сигнал с выхода первого 9 стробоскопического преобразователя поступает на вход вольтметра 12 и третий вход первого 2 коммутатора. Сигнал с выхода второго 3 коммутатора поступает на первый вход электронно-лучевой 4 трубки, на второй вход которой поступает сигнал с выхода первого 2 коммутатора. При поступлении с шины 8 измеряемого сигнала измеряемого сигнала он усиливается и задерживается блоком 1 отклонения и через первый 2 коммутатор поступает на второй вход электронно-лучевой 4 трубки, на первый вход которой с первого выхода блока 5 развертки через второй 3 коммутатор поступает пилообразный импульс развертки. На экране электронно-лучевой 4 трубки формируется осциллограмма измеряемого сигнала. В момент t₁ времени, приходящийся на период времени формирования на экране осциллограммы измеряемого сигнала на выходе линии 11 задержки формируется импульс. В периоды времени отсутствия импульсов на выходах блока 5 развертки сигналы с выходов первого 9 стробоскопического преобразователя и интератора 13 через соответственно первый 2 и второй 3 коммутаторы поступают на соответственно второй и первый входы электронно-лучевой 4 трубки. На выходе первого 9 стробоскопического преобразователя удерживается напряжение, которое было на втором входе электронно-лучевой 4 трубки в момент t₁ времени. Если в момент t₁ времени напряжения на первом и втором входах вычитающего 14 блока равны соответственно U₄ и U₅, причем U₄ не равно U₅, то на выходе второго 10 стробоскопического преобразователя в интервале времени от t₁ до t₁ + T будет удерживаться напряжение U₂-U₅. Если в интервале времени от t₁ до t₁ + Т поддерживается напряжение U₄-U₅ на входе интегратора 13, то на его выходе с моментами времени t₁ до момента t₁ + T сигнал изменится с величины U₅ на величину U₄ U₅ и станет равным U₄. В момент времени t₁ + T на первом и втором входах вычитающего 14 блока будут присутствовать одинаковые сигналы величиной U₄. Начиная с момента t₁ + T сигналы на выходах второго 10 стробоскопического преобразователя и интегратора 13 будут равны соответственно нулю и U₄; причем в моменты времени t₁ + NT на первый вход электронно-лучевой 4 трубки поступает напряжение, равное U₄, где N нуль, либо целое положительное число. В периоды времени отсутствия импульсов на входах блока 5 развертки на первый и второй входы электронно-лучевой 4 трубки поступают такие же значения напряжения, которые были на соответственно первом и втором входах электронно-лучевой 4 трубки в момент t₁ + NТ, что обеспечивает формирование на линии осциллограммы яркостной метки, расположенной в той точке линии осциллограммы, которая формируется в моменты времени t₁ + NT. Перемещение яркостной метки по линии осциллограммы осуществляется изменением задержки линии 11 задержки. Для измерения разности потенциалов и временного интервала между двумя точками на осциллограмме следует регулировкой задержки линии 11 задержки разместить яркостную метку сначала в первой точке на осциллограмме, при этом определить показания V_a вольтметра 12 и задержки τ_a линии 11 задержки; затем регулировкой задержки линии 11 задержки разместить яркостную метку на второй точке осциллограммы, при этом определить показания V_в вольтметра 12 и задержки τ_в линии 11 задержки; искомые разность потенциалов и временной интервал равны соответственно (V_a-V_в)/K и а τ_a τ_в, где К коэффициент усиления блока 1 и отклонения.

Повышение точности совмещения яркостной метки с осциллограммой поясняется следующим. Выше показано, что если в момент t₁ времени сигналы U₄ и U₅ на соответственно первом и втором входах вычитающего 14 блока не равны между собой, то на выходе второго 10 стробоскопического преобразователя в течение времени от t₁ до t₁ + T удерживается сигнал U₄ U₅, что обеспечивает установление к моменту t1 + Т напряжения U₄ на выходе интегратора 13. Начиная с момента t₁ + T напряжение на выходе второго 10 стробоскопического преобразователя будет равно нулю, а значение U₄ напряжения, поступающего на первый вход электронно-лучевой 4 трубки в моменты времени t₁ + NT будет равно значению U₄ напряжения, поступающему на первый вход электронно-лучевой 4 трубки в периоды времени отсутствия импульсов на выходах блока 5 развертки.

Повышение точности измерений поясняется полным совмещением яркостной метки с линией осциллограммы, что обеспечивает повышение точности выбора элемента осциллограммы, на котором производятся измерения.

Уменьшение сложности и трудоемкости измерений поясняется тем, что полное совмещение яркостной метки с осциллограммой упрощает и облегчает процесс поиска и определения точки на осциллограмме, на которой производятся измерения.

Формула изобретения

ОСЦИЛЛОГРАФ, содержащий два коммутатора, электронно-лучевую трубку, два стробоскопических преобразователя, вольтметр, блок развертки, блок отклонения, линию задержки и блок синхронизации, выход которого через линию задержки и первый стробоскопический преобразователь соединены с входом вольтметра, шина синхронизации через блок синхронизации, блок развертки и второй коммутатор соединены с первым входом электронно-лучевой трубки, шина измеряемого сигнала через блок отклонения и первый коммутатор соединена с вторым входом электронно-лучевой трубки, второй выход блока развертки соединен с вторыми входами двух коммутаторов, выход блока отклонения с вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого коммутатора, а выход линии задержки с первым входом второго стробоскопического преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, уменьшения сложности и трудоемкости измерений, введены вычитающий блок и интегратор, причем первый выход блока развертки через вычитающий блок соединен с вторым входом второго стробоскопического преобразователя, выход которого через интегратор соединен с третьим входом второго коммутатора и вторым входом вычитающего блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1