Осциллографический способ измерения амплитудных параметров сигнала Советский патент 1986 года по МПК G01R13/20 

1

Изобретение относится к электро- изйерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных параметров сигнала.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Импульсный сигнал, полученный в

момент превышения линейно нарастающим напряжением основной развертки напередзаданного постоянного уровня используется одновременно для задания момента стробирования исследуемого сигнала и для запуска задержанной pasBepfkH. Это обеспечивает временную привязку момента стро бирЬвання к началу задержанного изображения сигнала, которое размыто из- за конечного быстродействия усилителя подсвет а. Быстродействие усилителя подйвета соответствует полосе пропускания осциллографа, причем время нарастания импульсов подсвета на выходе усилителя, определяющее длину размытого участка в начале задержанной развертки, приблизительно составляет величину, обратную полосе пропускания осциллографа.

Благодаря задержке моментов стробирования относительно начала первой и второй задержанной развертки на время, превышающее величину, обратную полосе пропускания осциллографа, стробирование исследуемого сигнала происходит в точках, лежащих несколько правее размытого начала первого и второго задержанного изображения сигнала, соответственно. Эти точки на первом и втором задержанном изображении исследуемого сигнала выделяют с помощью вертикальной линии, формируемой электронным лучом на экране электронно-лучевой трубки, в результате подачи постоянного напряжения на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. Диина вертикальной линии определяется размахом сигнала, поступающего на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки в течение длительности прямого, хода основной развертки, пока на горизонтально отклоняютцих пла стинах электронно-лучевой трубки присутствует постоянное напряжение.

Чтобы точки пересечения вертикаль ной линии с первым и вторьм растяну. TbiMH изобразкениями задержанных участ ков сигнала совпали с -точкани, в коП/419 2

торьгх производится его стробирование, постоянное напряжение, подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки

5 и определяющее положение вертикальной линии на экране электронно-лучевой трубки по горизонтали, формируют равным сумме начального напряжения задержанной развертки, т.е.

10 уровня, с которого начинается формирование, пилообразного напряжения задержанной развертки, и произведения скорости нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки на

15 время задержки момента стробирования относительно начала задержанной развертки.

Для изменения положения точек стробирования исследуемого сигнала

20 необходимо изменить уровни регулируемых постоянных напряжений, с которыми сравнивается пилообразное напряжение основной развертки. При этом изменятся и участки сигнала,

25 выделяемые первой и второй задержанными развертками.

На фиг.1 дана структурная электрическая схема варианта устройства, реализующего способ; на фиг.2 - вре30 менные диаграммы напряжений: а - форма сигнала на вьрсоде синхронизатора, о - то же на первом выходе блока, основной развертки, ё - то же на втором выходе блока основной разверт 5 ки, 2 - то же, на выходе триггера со счетным входом, е - то же, на выходе D-триггера, ж - то же, на выходе схемы управления задержанной развертки, - то же, на выходе

4Q блока задержанной развертки, U - то же на выходе коммутатора; на фиг.За изображена осциллограмма исследуемого сигнала в режиме Задержанная развертка подсвечивает основную,

45 который может быть использован для грубой установки моментов строби- ровання в выбранных на сигнале точках; на фиг.36 - осциллограмма подсвеченных участков этого сигнала, .

5Q растянутых на весь экран с помощью задержанной развертки, и вертикальная линия, отмечающая на них точки стробирования при измерении размаха синусоидального напряжения.

55 Устройство состоит из усилителя 1 вертикального отклонения, электронно-лучевой трубки 2, синхронизатора 3, блока 4 основной разверт3

ки, коммутатора 5, усилителя 6 горизонтального отклонения, блока 7 подевета, компаратора 8, первого и второго регулируемых источников 9 и 10 опорного напряжения, переменны резисторов 11 и 12, блока 13 управления задержанной разверткой, блока 14 управления коммутатором, блока 15 задержанной развертки, сумматора 16, D-триггера 17, триггера 18 со счетньм входом измерительного блока 19 и переключаемого источника 20 постоянного напряжения.

Способ реализуется следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на вход усилителя 1 вертикального от- клонения и после усиления воздействует на вертикально отклоняюпще пластины электронно-лучевой трубки 2. Одновременно исследуемьгй сигнал с первого выхода усилителя 1 вертикального отклонения поступает на первый вход измерительного блока 19 Поскольку первый выход усилителя 1 вертикального отклонения является выходом аттенюатора, установленного на входе тракта вертикального отклонения, то исследуемый сигнал этим трактом практически не иска- жается. Синхронизатор 3 формирует из поступающего на его вход сигнала импульсы синхронизации фиг,2а), по фронту которых блок 4 основной развертки начинает генерировать пилообразное напряжение (фиг.2б). После прохождения через коммутатор 5 и усиления усилителем 6 горизонтального усиления пилообразньй сигнал воздействует на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 2 , и на ее экране формируется изображение исследуемого сигнала. Импульсы блокировки на втором выходе блока 4 основной развертки (фиг.2в) поступают на первый вход блока 7 подсвета, осуществляя тем самым подсвет изображения сигнала во время прямого хода развертки. Одновременно пилообразный сигнал развертки с первого выхода блока 4 основной развертки (фиг.26) воздействует на четвертый вход компаратора 8

В результате превьгазения пилообразным сигналом опорного напряжения с вькода первого регулируемого источника 9 опорного напряжения или опорного напряжения с выхода второго ре13419

гулируемого источника 10 опорного напряжения на выходе компаратора 8 формируются прямоугольные импульсы (фиг.2д). Выходные напряжения регули- 5 руемых источников 9 и 10 опорного напряжения изменяются с помощью переменных резисторов 11 и. 12. При этом переключение компаратора 8 с одного опорного источника на другой произ- 10 водится выходными импульсами триггера 18 со счетным входом (фиг;2г), который запускается импульсами блокировки (фиг.2в) с второго выхода блока 4 основной развертки. 5 По переднему фронту прямоугольных импульсов (фиг.2д) компаратора 8 блок 13 управления задержанной развертки формирует прямоугольные импульсы (фиг.2г,е), осуществляющие 20 подсвет вьщеленных участков на изоб- ралсении сигнала на экране /фиг.За). Перемещение подсвеченных участков по изображению сигнала (фиг.За) производится оператором путем регули- i

25. рования опорного напряжения источников 9 и 10с помощью переменных резисторов II и 12. В промежутки времени, соответствующие длине вьщеленных участков (фиг.2ж), блоком

30 15 задержанной развертки формируется прямой ход пилообразных сигналов задержанной развертки (фиг.2з). Однако в режиме основной развертки эти сигналы на вход усилителя 6

УС горизонтального отклонения комму- татором 5 не пропускаются. I

: В режиме задержанной развертки

коммутатор 5 работает таким образом, что в промежуток времени, соот 0 ветствующий первому прямому ходу основной развертки (фиг.2б), на вход горизонтально отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки 2 поступает тгилообразный сигнал первой

задержанной развертки, во время, второго прямого хода основной развертки поступает пилообразный сигнал второй задержанной развертки, во время третьего прямого хода раз0 вертки - постоянное напряжение с выхода сумматора 16., формирующее за счет вертикального смещения сигнала на экране вертикальную линию -. мет-- ку (фиг.36). При этом управление

5 коммутатором 5, т.е. распределение описанных сигналов по определенным промежуткам времени осуществляется при помощи блока 14 управления коммутатором. Блок 14 запускается импульсами блokиpoвки с второго выхода блока 4 основной развертки. Поскольку блок 14 управления коммутатором содержит счетчик, выбором его коэффициента деления можно управлять коммутатором 5 таким образом, чтобы вертикальная линия - метка вводилась в промежуток времени, соответствующий третьему прямому ходу развертки либо п-му ходу развертки, где п 3.

Вертикальная линия-метка, котора вводится на экран в промежуток времени, соответствующий третьему прямому ходу развертки (фиг.2б), создается .с помощью постоянного напряжения, равного сумме напряжений Uj

(фиг.2и, начальный уровень задержанной развертки), и напряжения Ug э равного произведению скорости нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки на время за- держки момента стробнрования относительно начала пилообразного напряжения задержанной развертки. Напряжение Ug формируется в переключаемом источнике 20 постоянного напряжения путем деления постоянного напряжения с помощью резистивного де лителя, переключаемого одновременно с переключением длительности задер- жанной развертки. В сумматоре 16 напряжение Ug складывается с начальным уровнем задержанной развертки Uj и через коммутатор 5 и усилитель 6 поступает на горизонтально отклоняющие плас тины электронно-лучевой трубки 2. При этом блок 15 задержанной развертки не включается

и пилообразное напряжение на его выходе не формируется.

При изменении коэффициента развертки Кр вертикальная линия-метка, на экране смещается по горизонтали, Объясняется это тем, что напряжение поступающее на второй вход сумматора 16 с выхода переключаемого источника 20 постоянного напряжения, вносит различный вклад в положение линии-метки на экране. Это напряже- ниё для учета задерлжи запуска стро преобразователя измерительного бло- :ка 19.

Строб-преобразователь измерительного блока 19 запускается началом задержанной развертки (моменты t.

.tg и т.д., фиг.2з). Однако из-за наличия задержг и в цепи запуска строб-преобразователя он срабатывает

5 не сразу, а через некоторое время t(t 50-100 не). При изменении коэффициента развертки это время соответствует различной длине изображения по горизонтали. Поскольку при

0 изменении К вертикаттьная, линия-метка сдвигается относительно начала задержанной развертки, а величина t сохраняется неизменной, то, чем больше скорость развертки, тем, сле5 довательно правее относительно начала задержанной развертки должна смещаться вертикальная линия. Поэтому с увеличением скорости задер- - жанной развертки напряжение на вы0 ходе переключаемого источника 20 постоянного напряжения возрастает (одновременно с переключением скорости развертки), в результате чего увеличивается напряжение на входе

5 сумматора 16. При этом вертикальная линия-метка смещается вправо на величину tj . i

Когда измерительный блок 19 определяет разность ди между мгновенны-; ми значениями исследуемого сигнала в выбранных точках,, оператор смещает по горизонтали оба изображения сигнала, соответствующие первой и-второй задержанным разверткам, до пере5 сечения выбранных на сигнале точек с вертикальной линией-меткой (фиг.Зб. Длина линии-метки по вертикали равна полному размеру сигнала, отображаемого на основной развертке. При этом на цифровом индикаторе измерительного блока 9 отображается величина измеряемого амплитудного интервала ди.

0

0

Формула изобретени.я

Осциллографический- способ измерения амплитудных параметров сигнала, заключающийся в измерении мгновенных значений исследуемого сигнала. путем его стробирования на границах измеряемого участка амплитуды, задаваемого на изображении сигнала первой и второй метками, и определении разности мгновенных значе- НИИ исследуемого сигнала, получаемых в первой и второй точках стробирования, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности измерений, подсвечивают на изображении исследуемого сигнала на основной развертке два участка напряжениями первой и второй задержанных разверток, используют левые границы первого и второго подсвеченных участков в качестве первой и второй меток, для чего сравнивают пилообразное напряжение основной развертки поочередно с первым и вторым регулируемыми постоянными напряжениями и в момент превышения пиловбразным напряжением основной развертки величин первого и второго регулируемых постоянных напряжений формируют импульсы запуска пилообразных напряжений первой и второй задержанных разверток, задерживают первый и второй моменты стробирова- ния исследуемого сигнала относительно начапа соответствующих этим мометам задержанных разверток на время не менее величины обратной полосе пропускания осциллографа, смещают путем изменения первого и второго регулируемых постоянных напряжений подсвеченные участки сигнала до тех пор, пока левые границы этих участков совпадут с началом и концом измеряемого участка амплитуды исследуемого сигнала, растягивают изображения первого и второго подсвеченных участков сигнала, включающих первую и вторую точки стробирования, путем поочередной подачи на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки пилообразных напряжений первой и второй задержанных разверток, и формируют на экра.fje вертикальную линию, пересекающую растянутые изображения сигн ала в точках стробирования, для.чего во время прямого хода основной развертки подают на горизонтально отклоняющие

пластины электронно-лучевой трубки постоянное напряжение, равное сумме начального напряжения задержанной развертки и напряжения, равного произведению скорости нарастания

пилообразного напряжения задержанной развертки во время задержки момента стробирования относительно начала пилообразного напряжения соответствующей задержанной развертки,

смещают путем изменения первого и второго регулируемых постоянных напряжений растянутые изображения участков сигнала по горизонтали относительно вертикальной линии так,

чтобы точки пересечения этик изоб- ражений с вертикальной линией совпали с началом и концом измеряемого участка амплитуды сигнала.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. По данному способу импульсный сигнал, полученный в момент превышения линейно нарастающим напряжением основной развертки наперед заданного постоянного уровня, используется одновременно для задания момента стробирования исследуемого сигнала и для запуска задержанной развертки. Это обеспечивает временную привязку момента стробирования к началу задержанного изображения сиснала, которое размыто из-за конечного быстродействия усилителя подсвета, соответствующего полосе пропускания осциллографа Стробиро-. ванне исследуемого сигнала происходит в точках, лежащих правее размытого начала первого и второго задержанного изображения сигнала, соответственно. Для изменения положения точек стробирования исследуемого сигнала необходимо изменить уровни регулируемых постоянных напряжений, с которыми сравнивается пилообразное напряжение основной развертки. При этом изменяются и участки сигнала, выделяемые первой и второй задержанными развертками. Последовательность выполняемых операций .поясняется в описании изобретения на примере работы устройства, реализующего данный способ. 3 ил.

Составитель В.Лившиц Редактор Т.Кугрьшева ТехредМ.Пароцай Корректор Е.Сирохман

Заказ 778/55 Тираж 730 Подписное ВНИИПй 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