Устройство для сравнения импульсного и постоянного напряжений

 

(п 497529

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сокиалистическик

Республик

1 ( (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.11.73 (21) 1973081/26-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.75. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 29.03.76 (51) М. Кл. G Olr 19/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий ! (53) УДК 621.317.7 (088,8) (72) Авторы изобретения

Л. И. Андреева, С. А. Кайдалов, A. Ф. Котюк, В. М. Лившиц и Б. М. Степанов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО

И ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено в измерителях мгновенных значений напряжения импульсов наносекундного диапазона длительностей.

Известно устройство для сравнения импульсного и постоянного напряжений, содержащее элемент сравнения напряжений с управляемым электронным пучком, к Вертикально отклоняющим пластинам которого подключен источник калиброванного постоянного напряжения, к горизонтально отклоняющим пластинам — формирователь пилообразного напряжения развертки, к вспомогательным вертикально отклоняющим пластинам — первый выход генератора напряжения типа «меандр», вторым выходом связанного с первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выходом умножителя нуль-органа.

В известном устройстве после нагрева термокатода нуль-органа при отсутствии сигналов на пластинах пучок электронов попадает в отверстие диафрагмы и вызывает появление тока на выходе умножителя, расположенного за диафрагмой. При сравнении напряжений импульсное напряжение поступает через конденсатор на незаземленную вертикально отклоняющую пластину, а опорное напряжение подастся на эту же пластину через резистор. В момент равенства одного из мгновенных значений импульсного напряжения и опорного напряжения луч попадает в отверстие диафрагмы и на выходе устройства появляется сигнал.

5 Развертка импульсного напряжения позволяет сравнить с опорным любое из его мгновенных значений. Импульсы «меандра» периодически смещают луч относительно центра отверстия диафрагмы. Выходные импульсы нуль-органа, 10 соответствующие различным положениям луча, подаются в блок индикации, где усиливаются и поступают через коммутатор, управляемый напряжением «меандра», на детектирующие устройства, выходы которых подключены

15 к индикатору.

Недостатками известного устройства являются пониженная точность сравнения напряжений и отсутствие световой синхронизации момента возникновения электронного пучка.

20 При заданной чувствительности отклонения погрешность сравнения определяется диаметром сфокусированного пучка. Возможности сужения пучка ограничены, вследствие того, что термокатоду присущ большой начальный раз25 брос энергии электронов. Вместе с тем и отношение полезного сигнала, обусловленного смещением электронного луча относительно отверстия диафрагмы, к сигналу помехи, обусловленной нестабильностью полезного сигна30 ла, недостаточно для эффективного измерения

497529 при редко повторяющихся и одиночных моментах сравнения. Величина отношения сигнал/ помеха зависит от величины выходного тока нуль-органа, прямо пропорционального току луча, который ограничен рабочей температурой катода и допустимой плотностью тока на катоде.

В известном устройстве имеют место дополнительные погрешности сравнения из-за несоосности оптической оси нуль-органа и отверстия в диафрагме (около 5 мв), из-за связей источника исследуемого импульсного напряжения и источника калиброванного постоянного напряжения с одной и той же отклоняющей пластиной. Использование известного устройства для сравнения напряжений, время появления которых неопределенно, неэффективно, т. к. при этом подогрев термокатода должен быть постоянно включен, световую синхронизацию обеспечить невозможно.

Целью изобретения является повышение точности сравнения импульсного и постоянного напряжений.

Для достижения этой цели оно снабжено фотоэлектронным управляемым нуль-органом, содержащим механическую систему управления формой и положением светового пятна на внешней поверхности катода, источником светового импульса, полупрозрачным ответвителем, расширителем светового импульса, оптической задержки и преобразователем светового импульса в электрический, выход которого соединен с сигнальными отклоняющими пластинами, а вход — с выходом оптической линии задержки, отводом связанной с генератором развертки, а входом — с вторым выходом ответвителя, установленного между источником светового импульса и расширителем светового импульса, выход которого оптически связан с оптическим входом нуль-органа, причем источник калиброванного постоянного напряжения соединен с опорными отклоняющими пластинами.

Сущность изобретения заключается в уменьшении амплитудного разрешения нуль-органа и увеличения отношения полезного выходного сигнала к сигналу помехи, что позволяет повысить точность сравнения напряжений и обес. печить световую синхронизацию устройства.

Повышение качественных показателей обусловлено следующим: — при освещении узкой полоски в центре фотокатода монохроматическим светом начальный разброс энергий фотоэлектронов в пучке не менее, чем на порядок меньше, чем начальный разброс термоэлектронов. Это позволяет сузить пучок, получить малую величину амплитудного разрешения и, вследствие этого, уменьшить погрешность сравнения; — выходной ток в используемом нуль-органе больше, чем в нуль-органе с термокатодом, примерно во столько раз, во сколько длина щели больше ее ширины (в известном устройстве использовался нуль-орган с круглым отверстием диафрагмы). Вследствие этого, от5

15 0

65 ношение сигнал/помеха превышает аналогичное отношение в прототипе; — готовность устройства к работе наступает сразу же после подачи постоянных напряжений и освещения фотокатода; — подключение источника исследуемого импульсного напряжения и источника калиброванного постоянного напряжения к разным парам отклоняющих пластин позволяет исключить погрешности, обусловленные разделительными конденсатором и резистором.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство состоит из фотоэлектронного нуль-органа 1, источника 2 калиброванного постоянного напряжения, формирователя 3 пилообразного напряжения развертки, генератора 4 напряжения типа «меандр», блока 5 индикации, источника 6 фокусирующего и ускоряющего напряжений, источника 7 светового импульса, полупрозрачного ответвителя 8, расширителя 9 светового импульса, оптической линии задержки 10 и преобразователя 11 светового импульса в электрический. Фотоэлектронный нуль-орган 1 содержит катод 12, эмиттирующий электроды под воздействием падающих на него фотонов, вертикально отклоняющие пластины 13, 14, 15, горизонтально отклоняющие пластины 1б, диафрагму 17 с прямоугольной щелью на входе вторично-электронного умножителя 18, фокусирующую и ускоряющую системы 19. Устройство снабжено механической системой управляющей формой и положением светового пятна на внешней поверхности катода и позволяющей исключить погрешность из-за несоосности (на чертеже не показана). Механическая система включает дополнительную щелевую диафрагму и коаксиальный цилиндр — световой и магнитный экран, Диафрагма укреплена на торце цилиндра так, что ее щель совпадает с прорезью в торце, Размер прямоугольной щели соответствует размеру щели основной диафрагмы 17 с учетом масштаба переноса изображения и размеров пучка электродов.

Устройство работает следующим образом.

Световой сигнал попадает на внешшою поверхность катода 12 нуль-органа 1, после чего узкий пучок электронов проходит между пластинами 13 — 16, и в случае отсутствия напряжения на них попадает через щель основной диафрагмы 17 на вход умножителя 18 нульоргана 1. Выходной сигнал умножителя 18 поступает в блок 5 индикации.

Первоначальная настройка устройства производится по максимуму выходного тока нульоргана при отсутствии напряжений на пластинах. При этом смещают диафрагму 17 механической системы нуль-органа вдоль прорези цилиндра и поворачивают цилиндр до тех пор, пока луч не пройдет точно через отверстие основной диафр агмы.

При сравнении импульсное напряжение подается на сигнальные пластины 14 с выхода преобразователя 11. На вход преобразователя

497529

Составитель В. Ваганов

Текред Т. Миронова

Редак ор В. булдаков

Корректор Л. Денискина

Заказ 399/9 Изд. № 2119 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 гипография, пр. Сапунова, 2

11 поступает ответвленный и задержанный световой импульс источника 7. Вследствие этого, электрический импульс на выходе преобразователя 11 возникает после того, как расширенный световой импульс попадает на фотокатод и закончится формирование электронного пучка, Генератор развертки 3 запускается импульсом с отвода линии 10, а электрический импульс, вырабатываемый формирователем 3 запускает генератор «меандра» 4.

В момент равенства одного из мгновенных значений импульсного напряжения, развернутого на основной диафрагме, и опорного напряжения, поданного на опорные пластины с выхода источника 2 перед включением источника 7, фотоэлектронный луч попадает в отверстие основной диафрагмы нуль-органа и на его выходе появляется сигнал. Этот сигнал поступает в блок 5, где производится сравнение импульсов, соответствующих различным положениям луча, периодически смещаемого относительно центра цели сигналами «меандра».

Моменту равенства импульсного и опорного напряжений соответствует нулевое показание индикатора блока 5.

Предмет изобретения

Устройство для сравнения импульсного и постоянного напряжений, содержащее элемент сравнения напряжений с управляемым электронным пучком, к вертикально отклоняющим плас гинам которого подкл1очен .источник калиброванного постоянного напряжения, к горизонтально отклоняющим пластинам — формирователь пилообразного напряжения развертки, к вспомогательным вертикально отклоняющим пластинам — первый выход генератора напряжения типа «меандр», вторым выходом связанного с первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выхо10 дом умножителя нуль-органа, о т л и ч а ющ е е ся тем, что, с целью повышения точности сравнения импульсного и постоянного напряжений, оно снабжено фотоэлектронным управляемым нуль-органом, содержащим ме15 ханическую систему управления формой и положением светового пятна на внешней поверхности катода, источником светового импульса, полупрозрачным ответвителем, расширителем светового импульса, оптической линией за20 держки и преобразователем светового импульса в электрический, выход которого соединен с сигнальными отклоняющими пластинами, а вход — с выходом оптической линии задержки, отводом связанной с генератором развертки, 25 а входом — с вторым выходом ответвителя, установленного между источником светового импульса и расширителем светового импульса, выход которого оптически связан с оптическим входом нуль-органа, причем источник калиб30 рованного постоянного напряжения соединен с опорными отклоняющими пластинами.