Способ измерения мгновенного значения импульса в заданный момент его фронта

 

.> ..

Томский ордена Окткбркской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ, ИМПУЛЬСА

В ЗАДАННЫЙ МОМЕНТ ЕГО ФРОЛА

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при исследованиях одиночных или редко повторяющихся импульсных сигналов наносекундной -длительности. 5

Известен стробоскопический способ измерения мгновенного значения импульса, заключающийся в Формировании вспомогательного стробимпульса

1О с длительностью, во много раэ мень шей исследуемого суммирования исходного и вспомогательного сигналов и образовании расширенного импульса с амплитудой, пропорциональной мгновенному значению исходного сигнала в момент стробирования, усилении полученного расширенного импульса и выделении из него части, несущей в -себе искомую информацию (1 3. 2О

Основной недостаток известного способа связан со значительными погрешностями при измерениях мгновенных значений импульсов наносекундной дли-!

2 тельности в заданные моменты быстронарастающих фронтов. Эти погрешности обуславливаются сложностью формирования коротких стробимпульсов (0,10,2 нс) со стабильными амплитудновременными параметрами, а также существенными трудностями синхронизации и сдвига сформированных стробимпульсов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения мгновенного значения импульса в заданный момент его фронта, предусматривающий

Формирование вспомогательного прямоугольного стробимпульса противоположной полярности с амплитудой и длительностью, не меньшими чем у исследуемого, линейное суммирование исходного и вспомогательного сигналов и

Фиксирование амплитуды полученного результирующего сигнала (2 ).

Один иэ недостатков укаэанного способа определяется необходимостью формирования стробимпульса, скорость

3 9931 нарастания которого в течение переднего фронта должна быть во много раз большей скорости нарастания исходного импульса. Другой недостаток проявляется в необходимости жесткой синхронизации моментов стробирования с моментами появления исследуемых сигналов. Очевидно, что условия синхронизации для исследуемых сигналов с разной скоростью нарастания являются различными и это заметно влияет на погрешности измерения в сторону их увеличения, Наконец, третий недостаток, особенно сильно выраженный при исследовании наносекундных импульсов, вызывается тем обстоятельством, что в результате линейного сум— мирования попучается импульс, длительность которого оказывается во много раз меньшей длительности исходного.

В связи с этим фиксация амплитуды такого короткого импульса превращается в весьма сложную техническую задачу.

Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение подобного измерительного процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения мгновенного значения импульса в заданный момент его фронта, основанному на линейном суммировании исходного импульса со вспомогательным сигналом, в качестве последнего используют проинвертированный исходными импульс, задержанный на время, равное длитель35 ности от начала импульса до точки измерения мгновенного значения, выделяют однополярную часть результата подобного линейного суммирования, о образованный промежуточный сигнал инвертируют и задерживают на время, выбираемое из условия обеспечения приемлемой погрешности измерения и располагающееся в диапазоне от деся45 той доли до половины времени первои задержки, сформированный сигнал вновь линейно суммируют с упомянутым промежуточным, выделяют однополярную часть результата повторного линейного суммирования, интегрируют ее, полученную интегральную величину делят на постоянный коэффициент, равный времени второй задержки, и по частному от деления судят об искомом мгно.венном значении исходного импульса.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 а-и - временные диаграммы, иллюстрирующие его принцип действия (индексы при воспроизведенных напряжениях на выходах отдельных составных элементов соответствуют цифровым позициям последних, принятым на фиг.1, Устройство содержит инвертор 1 (фиг.1), линию 2 задержки, блок З,линейного суммирования, амплитудный ограничитель 4 с нулевым уровнем ограничения, инвертор 5, линию 6 задержки, блок 7 Линейного суммирования, расширитель 8 импульсов и индикатор 9.

Входной исследуемый импульс положительной полярности 0 „, например треугольной формы (йиг.2,а ) e момент времени t поступает на вход измерительного устройства, в частности на вход инвертора 1 и один из входов блока 3 линейного суммирования. Инвертор 1. изменяет фазу импульса 0в„ на 180, делая его отрицательным.

С выхода инвертора 1 сигнал отрицательной полярности U> (фиг.2,б) подводится к линии 2 задержки, которая задерживает начало своего выходного

I сигнала U (фиг.2,в) до момента t>, т,е. на время dt = t „- to. Сигнал

U поступает на второй вход блока

3 линейного суммирования, где складывается с входным импульсом U> С выхода блока 3 линейного суммирования раэнополярный сигнал U (фиг.2,r) направляется на вход амплитудного ог= раничителя 4, который пропускает только его положительную часть. Выход уй сигнал 0 (фиг.2,д) амплитудного ограничителя 4, имеющий положительную полярность, поступает одновременно на вход инвертора 5 и на один из входов блока 7 линейного суммирования. Инвертор 5 изменяет. фазу сигнала 0<, делая его отрицательным. С выхода инвертора 5 сигнал отрицательной полярности 0 (фиг.2,е) подводится к линии 6 задержки, которая задерживает-.начало своего выходного сигнала U (фиr..2,ж) до момента t, т.е. на время дй"=t>Сигнал U< поступает на второй вход блока 7 линейного суммирования, где складывается с сигналом U<. С выхода блока 7 линейного суммирования разнополярный сигнал U (фиг.2,э) направляется на вход расширителя 8 импульсов, который выделяет его положительную част,ь и интегрирует ее.

Выходной сигнал 011(фиг.2,и) расширителя 8 импульсов, характеризую993141

5 щий количество электричества в положительной части сигнала 01 (величину ее площади), поступает в индикатор 9. В последнем производится операция деления полученной интегральной величины на постоянный коэффициент, равный времени задержки в линии б, а также регистрация и индикация искомого мгновенного значения входного импульса 00„, которое, как показывают теоретические выкладки, с достаточной степенью точ" ности характеризуются указанным выше частным от деления.

8 результате расчетных и экспериметальных исследований установлено, что для большинства импульсов, s частности для полусиносоидальных сигналов, приемлемые величины относительной погрешности измерения мгно- 20 венного значения имеют место при выполнении соотношения ht" =0,1-0,Бай .

Несмотря на то, .что в предлагаемом способе имеет место некоторая относительная погрешность, возникающая при повторной операции линейного суммирования, общая точность измерения оказывается весьма высокой.

Экспериментальные исследования пока- 30 зывают, что результирующая погрешность устройства, реализующего пред- лагаемый способ, не превышает 43. Совокупность достаточно простых составных операций способа предопределяет

его практическое осуществление исключительно íà уже созданной элементной базе, широко распространенной в измерительной технике.

Формула изобретения

Способ измерения мгновенного значения импульса в заданный момент его фронта, основанный на линейном сум" мировании исходного импульса со вспомогательным сигналом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повы" шения точности измерения и упрощения, в качестве указанного вспомогательного сигнала используют проинвертированный исходный импульс, задержанный на время, равное длительности от начала импульса до точки измерения мгновенного значения, выделяют однополярную часть результата подобного линейного суммирования, образованный промежуточный сигнал инвертируют и задерживают на время, выбираемое из условия обеспечения приемлемой погрешности измерения и располагающееся в диапазоне от десятой доли до половины времени первой задержки, сформированный сигнал вновь линейно суммируют с упомянутым промежуточным, выделяют однополярную часть результата повторного линейного суммирования, интегрируют ее, полученную интегральную величину делят на постоянный коэффициент, равный времени второй задержки, и по частному от деления судят об искомом мгновенном значении исходного импульса. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Гряэнов М. И, и др. Измерение импульсных напряжений. М., -"Сов. радио", 1969, с. 314, 2. Авторское свидетельство СССР и 391487, кл. G 01 R 19/04, 1971. фюf

993141

o) г О, и "

ВНИИПИ Заказ 447/59 Тираж 708 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4