Способ измерения амплитуды импульсов с уплощенной вершиной Советский патент 1985 года по МПК G01R19/04 

о со

О5 СО

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСОВ С УПЛОЩЕННОЙ ВЕРШИНОЙ, основанный на их интегрировании, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, входной импульс инвертируют, задерживают во времени и суммируют с исходным импульсом, однополярную часть полученного сигнала интегрируют и делят на постоянный коэффициент, равный времени задержки, и по полученному результату определяют амплитуду вход кого импульса. (Л

fpuz.1 11 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных значений одиночных и повторяющихся электрических импульсов наносекундной и пикосекундной длительности, имеющих уплощенную вершину. Целью изобретения является повышение точности. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства для реализации способа , на фиг. 2 изображены графики, поясняющие последовательность производимых операций над импульсным сигналом при измерении его амплитуды.. Сущность способа измерения ампли туды одиночных импульсных сигналов, имеюпрх уплощенную вершину, заключается в следующем. Допустим, что исследуемый сигнал имеет трапецеидальную форму, как показано на фиг. 2а. Для наглядности доказатель ства принимаем длительность заднего фронта равной нулю. Этот сигнал можно описать гладкой функцией F(t), которая положительна, непрерывна и определена на интервале ajb . Причем в точках а и b она принимает нулевые значения, т.е. F(a) F(b) - О, а в точке «А достигает своего максимального значе1ния, равного и, которое сохраняет ся на интервале ( т.е. длител ность уплощенной части вершины такого импульса равна (b-cf). Проинве тируем исходный сигнал и сдвинем его по оси времени на величину 4t (b-c), как показано на фиг.26 в результате чего получим новый си нал, которьй описьгоается функцией -F(t-4t). Затем произведем суммирование исходного сигнала с вновь полученным и получим новый результирующий сигнал, как показано на фиг. 2в, который описывается функцией 0(t)F(t)-F(t-4t). Из фиг. 2в видно, что результируклций сигнал состррт из двух импульсов: положительного, описываемого функцией +Ф(1), которая определена на интер вале а, с J, и отрицательного, описываемого функцией -Ф(t). которая определена на интервале Ь, Ь+дО Нетрудно доказать, что площадь положительного импульса, описываемого функцией -4-Ф(ь), равна площади отрицательного импульса, описы ваемого функцией -O(t), т.е. С иФ()с11 -Ф( Из фиг. 2в также видно, что отцательный сигнал, описьгеаемый функей -Ф(t),. представляет собой пряоугольный импульс, имеющий амплиуду, равную амплитуде исходного игнала и,„, и имеет длительность, авную величине временного сдвига t. Следовательно, значение амплиуды исходного исследуемого импульсого сигнала можно определить, поелив значение интеграла от одноолярной части на величину временого сдвига At, т.е. Сb-t-A-t U(((t)ai - frc-t)cii ли учитывая, что предлагаемый способ редполагает намерение амплитуды диночных импульсных сигналов, функию F(t), описывающую такой сигнал, можно доопределить на интервале (- 00 , ео), а выражение (2) принимает вид )-F(t-At)oH (t)-F(t-fli)cll -ее Это же положение можно доказать, если проанализировать импульсный сигнал, длительность переднего фронта которого равна нулю, а задний фронт имеет произвольную форму. Таким образом, если исследуемый сигнал имеет уплощенную вершину, в течение которой сохраняется постоянное значение его амплитудного значения, то для измерения его амплитуды и„ доста точно сдвинуть его по оси времени на величину at, которая по своей длительности меньше длительности уплощенной части, проинвертировать вновь полученный сигнал и сложить его с исходным, а затем выделить любую однополярную часть результи3рзпощего сигнала, проинтегрировать ее, а значение интеграла разделить на величину временного сдвига 4t. Устройство измерения амплитуды импульсных сигналов, реализующее предлагаемый способ (фиг. 1), содержит инвертор 1 входных сигналов линию 2 задержки, сумматор 3, раст ригель 4 импульсов с линейной воль ампериой характеристикой прямой ветви зарядного элемента, блок 5 деления и индикации. Принцип ра боты такого устройства заключается в следующем. Входной импульсный сигнал X(t) поступает одновременно на вход инвертора 1 и на один из входов сумматора 3. Инвертор 1 сдв гает входной- сигнал X(t) по фазе на 180. С выхода инвертора 1 сигнал Х поступает в линию 2 задержки, где он задерживается на время tj 4t, а затем задержанный сигнал Х с выхода линии 2 задержк поступает на второй вход сумматора 3. С выхода сумматора 3 сигнал Х,, представляющий собой результирующий сигнал, состоящий из положи34тельного и отрицательного импульсов, поступает на расширитель 4 импульсов, где производится выделение однополярного импульса этого результирзпощего сигнала Х и его интегрирование. На выходе расширителя импульсов получается сигнал Х, напряжение которого прямо пропорционально количеству электричества (т.е. площади) в однополярной части результирующего сигнала Xj. Затем сигнал Х поступает на вход блока 5 деления и индикации, где производится операция деления результата интегрирования на постоянный коэффициент, равный времени задержки t ««. 4t, а также фиксирование и индикация полученного значения амплитуды исследуемого сигнала сравнительно низкочастотной аппаратурой. Таким образом, изобретение позволяет значительно увеличить точность измерения один(чных импульсов, лительность которых может быть меньше 2 не.

P(t} a.

-/ ft-M} 5

Vft) 8

в

cpff)dt

и„