Способ измерения параметров импульсных сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01R19/04 

Изобретен-ие относится к области электрических измерений и предназначено для использования при исследова нии и контроле импульсных измеритель ных процессов преимущественно наносекундного диапазона. Известен способ измерения физических величин, основанный на разде-: лении измерительного цикла на нес- колько последовательных тактов и кор ректировании результата измерения в каждом такте путем обратного преобразования 1 3. Недостаток известного способа свя зан со значительной сложностью конструктивной реализации точного обратного прео1бразования.Существенная погреш нЪсть обратного преобразования ограничивает область практического использования предложенного способа. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения параметров, например импул ных сигналов, заключающийся в послед вательном поеобоазовании в цифровые эквиваленты и фиксации исследуемого сигнала,- аддитивной смеси исследуемого и детерминированного сигналов, а -также произведения исследуемого сигнала на мультипликативный тест с последующим расчетным определением искомого параметра L2), Недостаток указанного способа проявляется в низкой точности измерения, обусловленной тем, что иссяе«дуемый сигнап участвует во всех трех тактах измерения. Для импульсных сигналов, отличающихся от импульса к импульсу по измеряемому пйраметру, известный способ оказывает ся малоэффективным,- а для однократны импульсных сигналов - вообще труднореализуемым. Целью изобретения является повышение точности подобного тестового способа путем компенсации аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности при всех дестабилизирующих.факторах. Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения рараметров импульсных сигналов путем преобразования в цифровой эквивалент н и фиксацию аддитивной смеси исследуемого х и детерминированного сигналов, формируют два дополнительных идентичных детерминированных сигнала & с суммарным значением измеряемого параметра, равным пара-к метру сигнала /8), преобразуют в цифровые эквиваленты N и Nj и фиксируют соответственно аддитивные смеси сигналов и 0-j + 2 искомый параметр исследуемого сигнала х опре деляют по цифровому эквиваленту Njf, в соответствии р выражением )-КГ. (1) где Kg - номинальный коэффициент преобразования сигнала в . На фиг. 1 представлена структурная схема одного из возможных вариантов устройства, реализующего способ измерения параметров импульсных сигналов; на фиг. 2 - временные.диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу. Устройство содержит последовательно включенные приемную .формирующую оптическую систему 1, сумматор 2, фотоэлектрический преобразователь 3, функциональный преобразователь (интегратор, пороговый блок или амплитудно-временной преобразователь и т т.п.) 4, преобЕ азователь 5 масштаба времени, аналого-цифровой преобразог ватель 6 и вычислительный блок 7 с оперативной памятью и цифровым инди- катором. Устройство содержит также формирователь 8 детерминированных сигналов, входы которого соединены с выходами преобразователей 4 и 5, а выход подключен к соответствующему входу сумматора 2. Работа устройства происходит следующим образом. В первом такте исследований сигнал X, например импульсный световрй, поступает в оптическую систему 1, где формируется и через сумматор 2 направляется на светочувствительную площадку фотоэлектрического преобразовател5| 3. На выходе последнего создаг ется электрический сигнал U-jjj (фиг. 2а), пропорциональный исследу.емому, с некоторой погрешностью. Электрический импульсный сигнал U преобразуется, как правило, в длительность импульса в промежуточном функциональном преобразователе 4, на выходе которого формируется коммутационный импульсный сигнал U при. необходимости задержанный на некоторое время микросекундного диапазона. Этим сигналом включается фор- мирователь 8, вырабатывающий детерминированный сигнал в-f (электрический или оптический) для первого такта измерения. Сигнал В с помощью сумматора 2 вводится в электрический или оптический тракт фотоэлектрического преобразователя 3 и на выходе последнего имеет вид и-зе В процессе прохождения аддитивной смеси импульсных сигналов х + + 8,, по всему тракту, оба они подвергаются идентичным преобразовани,ям, суммируясь в общем случае в преобразователе 5 масштаба времени. Выходной импульс Uj преобразователя 5 квантуется счетными импульсами F в аналого-цифровом преобразователе б, а полученнс1Я пачка последовательности импульсов NY фиксируется в оперативной памяти вычислительного . ка 7.

Второй такт начинается непосредственно по окончании первого такта. Аддитивная смесь импульсных детерминированных сигналов 62 (фиг. 2б), вырабатываемых формирователем 8, подвергается аналогичным преобразованиям, что и сигнал 0-, первого такта. Последовательность счетных импульсов, соответствующая пачке N, фиксируется в оперативной памяти.

В третьем такте аналогично преобразуется в цифровой эквивалент аддитивная смесь импульсных детерминированных сигналов 6 + ©2 (фиг. 2в) и в оперативной памяти фиксируется цифровой эквивалент N.

Искомый параметр исследуемого сигнала х определяется из выражен- ,ния (1).

Анализ выражения (1) показывает, что в результате вычислений разности, двух смежнйх измерений вместе с постоянными составляющими детерминированных сигналов автоматически взаимно компенсируются и аддитивные погрешности, а благодаря действию умножения исключается и мультипликативная погрешность.

На основе предлагаемого способа могут быть реализованы различные высокоточные измерительные устройства для измерения параметров импульсных процессов микро- и наносекундного

диапазона, такие например, как измерители длительности коротких импульсов, измерители энергии, мощности импульсоч и т.д.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ путем преобразования в цифровой эквивалент N и фиксации аддитивной смеси исследуемого, х и детерминированного Э сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем компенсации аддитивной и мультипликативной составляквдих погрешности .при всех дестабилизирующих факторах, формируют два дополнительных идентичных детерминированных сигнала в с суммарным значением измеряемого параметра, равным параметру сигнала fe,.преобразуют в цифровые эквива- , ленты N и NJ и фиксируют соответственно аддитивные смеси сигналов 2 ©2 и 0J , а искомый параметр исследуемого сигнала х определяют по цифровому эквиваленту Nj в соответствии с выражением: .Nr-lVN JH. . где Kg - номинальный коэффициент преобразования сигнала 02 СП л О о о