Цифровой измеритель фронта и длительности импульсов

 

<щ983641

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.04.81 (21) 3268008/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет;

Опубликовано 23.1232. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 23 -12.82

Р )М g> з

G 04 F 10/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (33) УДК 681.325,3 (088.8) В.Н. Елисеев, Н.А. Иванов и В.Ф. Кондаков . :::, ;,,:.р:,-,, ц

1 - "

° -"

Истринское отделение Всесоюзного электрот1хниЙЫ3щт9;-:--„,. института им. В.И. Ленина "- 1

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ. ИЗМЕРИТЕЛЬ ФРОНТА И ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении параметров импульоов, формируемых с помощью высоковольтных импульсных генераторов, построенных на основе искусственных формирующих линий, где существует линейная зависимость между напряжением на накопительных элементах генератора и.амплитудой формируемого импульса напряжения.

Известно устройство для автоматизированного измерения параметров импульсов за счет того, что линия задержки обеспечивает задержку измеряемого импульса на время, в течение которого с помощью запоминающего элемента создаются опорные напряжения, с уровнями 0,1 и 0,9 от амплитудного значения, поступающие на входы дифференциальных усилителей.

Выходы дифференциальных усилителей подключены к блоку совпадений, фор мирующему два импульса, соответствующих длительности переднего и заднего фронтов (1).

Недостатком этого устройства является невозможность измерения параметров однократных импульсов, формируемых с помощью высоковольтных генераторов.

Известно устройство, содержащее осциллограф с запоминакицей электроннолучевой трубкой, элемент аналоговой памяти, делитель напряжения, блок коммутации, блок управления, которое позволяет автоматически измерять длительности однократного импульса с инфранизкой частотой следования на любом уровне путем запоминания формы импульса на экране осциллографа, а амплитуды импульса — на элементе аналоговой памяти. При пересечении считывающим лучом потенциального рельефа, соответствующего записанному импульсу, на заданном уровне формируется временной интервал, pasный длительности импульса и регистрируемый измерительным прибором (2).

Недостатком этого устройства является сложность процесса измерения при измерении длительности импульса на разных уровнях.

Наиболее близок по технической сущности к изобретению цифровой измеритель длительности фронта импульса, который содержит два цифровых задатчика, с помощью которых устаЗO навливается интервал напряжений, в

983641 котором измеряется фронт импульса, регулируемый источник опорного напряжения, блок формирования опорных напряжений, два блока сравнения, формирователь временного интервала, генератор импульсов, цифровой индикатор- (3).

Однако данное устройство не позволяет производить точную установку заданного интервала напряжений без автоматического слежения за изменением амплитуды измеряемого импульса.

Поэтому невозможно точное измерение временных параметров однократных импульсов напряжения при изменении их амплитуды. Кроме того, устройство позволяет измерять только длительность фронта импульсов.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет возможности измерения длительности импульсов путем автоматизации процесса измерения.

40,45

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измен.нтель фронта и длительности импульсов, содержащий первый,и второй блоки сравнения, первые входы которых подключены к первому входу устройства, а вторые входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования опорных напряжений, формирователь временных интервалон, первый и второй входы которого соединены соот-. ветственно с выходами первого и второго блоков .сравнения, а первый выход подключен к входу первого счетчика импульса, выход KoTdporo соединен с входом первого цифрового индикатора, генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом формирователя временных интервалов, введены преобразователь амплитуды импульса, блок управления, третий блок сраннения, блок аналогового преобразования, двухпороговый дискриминатор, элемент индикации, второй цифровой индикатор и второй счетчик импульсов, причем первые входы блока управления и блока аналогового преобразования объединены и подключены к второму входу устройства, первый вход третьего блока сравнения подключен к первому входу устройства и к первому входу преобразователя амплитуды импульсов, выход которого соединен с первым входом двухпорогового дискриминатора, первый и второй выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока аналогового преобразования и преобразователя амплитуды импульсов, выход блока аналогового преобразования подключен к входу блока формирования опорных напряжений и второму входу двухпорогоного дискриминатора, выход которого соединен с входом элемента индикации, третий выход блока управления является выходом устройства, второй вход третьего блока сравнения соединен с третьим выходом блока формирования опорных напряжений, а выход подключен к четвертому входу формирователя временных интерналов, второй выход которого соединен с входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к входу второго цифрового индикатора.

Введение в устройство блока аналогового преобразования позволяет производить автоматиЧескую установку необходимых уровней срабатывания блоков сравнения при различных амплитудах однократных импульсов, а ннедение преобразователя амплитуды, двухпорогового дискриминатора и элемента индикации позволяет произвести необходимую коррекцию коэффициента преобразования напряжения на выходе блока аналогового преобразования с целью установления равенства между значением этого напряжения и амплитудой измеряемого импульса.

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового измерителя фронта и длительности импульсов; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Цифровой измеритель фронта и длительности содержит блок 1 управления, блок 2 аналогового преобразования, блок 3 формирования опорных напряжений, преобразователь 4. амплитуды импульса, блоки 5- 7 сравнения, двухпороговый дискриминатор 8, счетчики

9 и 10 импульсов, формирователь 11 временных интервалов, элемент 12 индикации, генератор 13 импульсов, цифровые индикаторы 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

На второй нход цифрового измерителя поступает напряжение Uq(фиг.2а), медленно изменяющееся во времени, с

1 генератора однократных импульсов (не показан), временные параметры которых подлежат измерению. К этому входу подключены первый вход блока 2 аналогового преобразования и вход блока 1 управления . Напряжение U„ линейно связано с амплитудой формируемых генератором однократных импульсов. Такая линейная зависимость имеет место в высоковольтных генераторах по -схеме Аркадьева-Маркса или с использованием искусственных формирующих линий и в некоторых других схемах. При достижении напряжением значений, определяемых блоком 1

1 управления, последний формирует сигналы управления U>np q, 1) р, Цз„р (фиг. 2ь,ъ,д) . Блок 2 аналогового преобразования осуществляет преобразование напряжения U в напряж .—

983641. ние И (фиг. 2У), с помощью которо- всех других значений напряжений U го блок 3 формирования опорных напря- уже с определенной точностью соотжений выдает напряжения на блоки ветствуют ожидаемым амплитудным зна5-7 сравнения, соответствующие 0,1 ° чениям однократных импульсов благо0,5; 0,9 от значения ожидаемой ампли-: даря вышеупомянутой линейной завитуды U измеряемого импульса U(t). 5 симости между этими двумя напряжеПри появлении сигнала. управления ниями.

U на втором входе блока 2 анаупр Следовательно, обеспечивается ав-. логового преобразования пРоисходит томатическая установка необходимых запоминание преобразованного значе- напряжений срабатываний блоков сравния напряжения U элементом аналого- 10 нения, на первые входы которых поZ вой памяти, находящимся в этом же ступают измеряемые импульсы. блоке. Через время t -5 мкс, необ- В момент достижения измеряемым ходимое для срабатывания электрон- импульсом значений, соответствующих ного ключа элемента памяти (на 0,1; 0,5„. 0,9 от амплитудного знафиг, 1 не показан) после появления 15 чения, блоки 5-7 сравнения выдают сигнала управления U и „ возникает импульсы с крутыми передними фронсигнал управления U „ э(фиг. 2 ) на тами, поступающие на формирователь третьем выходе блока управления 1, 11 временных интервалов. Началом отсвязанного с выходом измерителя. счета является фронт импульса, обраИсследуемый импульс U(t)(фиг. 2е) ур зованный блоком сравнения, срабатыпоявляется на первом входе устройст- вающим при достижении-измеряемым ва, к которому подключены преобразо импульсом значения, соответствующе ватель 4 амплитуды и блоки 5-7 срав- го 0,1 от амплитудного зн го 0 1 от амплитудного значения.

Инте вал времени между этим фронтом нения, только при появлении на выхо- ИнтеРвал времени между и фронтом импульса, образованного () д бло . блоком сравнения, срабатывающим на

Uz > g. Напряжение () на выходе лока 2 аналогового прео разования соеобразования со- УРовне 0,9 от амплитудного значехраняется в течение длительности уп- . ния, заполняется импульсамв, постуравляющего сигнала пр1 с о сигнала U (20 с) с пающими |- генератора 13 импульсов целью Осуществления Необходимой кор- количество которых, подсчитанное е чиком 9 импульсов, пропорциональре ц ек ии коэффициента преобразования счетчиком 9 импу ь, р нта изме яемого напряжения 1. о я U . Коррекция осуществля- но длительности фронта из р

Инте вал в емени между ется после определения амплитуды . импульса ° Интервал времени первого исследуемого импульса U(t) отсчетным фронтом и фронтом импульса,,преобразователя 4 амцлитуд импульса, образованного блоком сравнения, который осуществляет двухступенча- срабатывающим ур на овне 0 5 амплитудзначения на спаде измеряемого тое преобразование амплитуды импуль- ного значения а льса также заполняется импульса щ в нап

U в напряжение постоянного то- импульса, та пост пающими с генератора 13 ка U ° Первая ступень с малой посто- сами, поступающи !

Э мп льсов количество которых, подянной времени осуществляет запомина- импульсов, к считанное счетчиком 10 импульсов, ние амплитудного значения U импуль- 40 счи а са на время t 2 мс (фиг. *), вто2 ) — пропорционально длительности измерая ступень осуществляет долговре- . Ряемого импульса.

Использование блока 2 аналогового менное запоминание (» 20 с) амплитудного значения подаче у р преобразования, прео раз двухпорогового щего сигнала Б уор1на второй вХод 45 амплитуды импульса, двухп

8 та 12 индипРеобразователя 4 амплитуды (фиг. Э1

ы иг.2 ) дискриминатора 8, элемента и уществить автомас блока 1 управления, Подстроечным нации, позволяет осуществить еоб- тизацию процесса измерения временэлементом блока 2 аналогового прео— разования обеспечивается регулирова- ных параметров однократных тных импульсов и ч стотой ние в определенных пределах-коэффи- следующих с инфранизкой часто ию времени и циента преобразований напряжения U< что приводит к сокращению в и изме ения. В реНап яжение U с вы- повышению точности измерения. в напряжение UZ. anp

3 этого отпадает необходимость хода преобразователя 4 амплитуды и зультате этого о г в применении запомни ающих электронU подаются на входы двухпорогового 2 гн ных осциллографов для изме змерений вредискриминатора 8, выдающего сигнал менных параметров однокр кратных имуправления элементом 12 индикации пульсов. Цифровая инфор ф мация о паратолько в случае, если U<=U З+ дц о, метрах импульсов может быть выведе- о — допустимо реде а данной точности измерения отклонества. ние между Uq и ПЭ.

Устройство позволяет также выда вать информацию об амплитуде импульТаким образом, при равенстве а я наличию блока преобраП!2=ПЭ сигнализиру и и ет элемент 12 ин- са благодаря наличию л необ. — зования ампл амплитуды если подключить к дикации что свидетельствует о

I последнему вольтметр и остоянного ходимом соответствии между напряжениями U„z U . Поэтому множество 65 тока.

983641

Формула изобретения

Цифровой измеритель фронта и длительности импульсов, содержащий первый и второй блоки сравнения, первые входы которых подключены к пер- 5 вому входу устройства, а вторые входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования опорных напряжений, формирователь временных интервалов, первый и второй)0 входы которого соединены соответст- венно с выходами первого и второго блоков сравнения,а первый выход подключен к входу первого счетчика импульса, Выход которого соединен с вхо- > дом первого цифрового индикатора„генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом формирователя временных интервалов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможнОстей за счет возможности измерения длительности импульсов путем автоматизации процесса измерения, в него введены преобразователь амплитуды импульса, блок управления, третий блок сравнения, блок аналогового преобразования, двухпороговый дискриминатор, элемент индикации, второй цифровой индикатор и второй счетчик импульсов, причем первые входы блока управления и блока аналогового преобразования объединены и йодключены к второму входу устройсТВа, первый вход третьего блока сравнения подключен к первому входу

Устройства и к первому входу преобразователя амплитуды импульсов, выход которого .соединен с первым входом двухпорогового дискриминатора, первый и второй выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока аналогового преобразования амплитуды импульсов, выход блока аналогового преобразования подключен к входу блока формирования опорных напряжений и второму входу двухпорогового дискриминатора выхо ход которого соединен с входом элемента индикации, третий выход блока управления является выходом устройства, второй вход третьего блока сравнения соединен с третьим выходом блока формирования опорных напряжений, а выход подключен к четвертому входу формирователя временных интервалов, второй выход которого соединен с входом второго счетчика импульсов и .выход которого подключен к входу второго цифрового индикатора. о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, Р 653582, кл. G 04 F 10/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 666883, кл. G 04 F 10/04, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

:И - 647771, кл. G 04 F 10/04, 1978.

983641 и>Редактор A. Козориз

Заказ 9919/55

Я Ю

Составитель Л. Плетнева

Техред М.Коштура Корректор О. Билак

Тираж 427 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