Способ измерения обобщенных параметров периодической импульсной последовательности Советский патент 1987 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к электро- радиоизмерительной технике и может быть использовано при контроле (проверке) генераторов импульсов.

Цель изобретения - упрощение про- цесса измерений при одновременном расширении функциональных возможностей.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего пред- лагаемый способ; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие реализацию способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Для измерения обобщенных параметров периодической импульсной последовательности из контролируемого сигнала (фиг.2а) формируют путем изменеВИЯ его скважности, в частности путем стробоскопического преобразования по скважности, первую вспомогательную импульсную последовательность (фиг.26 Затем, из нее формируют вторую, и тре- тью вспомогательные импульсные последовательности (фиг.2в и г), вторую - путем вьщеления (однополупериодного выпрямления) положительной полуволны переменной составляющей напряжения, третью - путем вьщеления отрицательной полуволны переменной составляющей напряжения. Эффективные значения переменных составляющих напряжений . второй и третьей вспомогательных импульсных последовательностей сравнивают между собой. Оператор добивается уравновешивания сравниваемых напряжений путем плавной регулировки периода повторения первой вспомогательной им- пульсной последовательности (в частности, регулировкой времени развертки стробоскопического преобразователя), измеряют период повторения вспомогательных импульсных последовательное- тей при достижении уравновешивания, а также период повторения исходного сигнала и эффективное значение напряжения переменной составляющей первой вспомогательной импульсной последо- вательности при достижении равновесия. По результатам прямых измерений оператор рассчитывает значения искомых обобщенных параметров периодической импульсной последовательности, пользуясь соотношениями (1), (2)и (3).

Рассмотрим пример реализации предлагаемого способа при измерении обобщенной амплитуды, обобщенной длитель

5 о о п

5

ности импульсов и обобщенной скважности периодической импульсной последовательности с выхода генератора Г5-72, Область изменения временных параметро в импульсов ограничим нано- секундным диапазоном (100-1000 не) при амплитуде импульсов от 0,9 до 1,0В.

Измерительное устройство (фиг.1) содержит контролируемый генератор 1 типа Г5-72, согласованную нагрузку 2, стробоскопический преобразователь 3 временного масштаба сигнала, например осциллограф С1-70 с блоками стробоскопической развертки (1Р71)и стробоскопического усиления (1У71), частотомер 4, например, типа 43-54, коммутируемый выпрямитель 5 сигнала, измеритель 6 эффективного значения напряжения переменной составляющей сигнала, например вольтметр ВЗ-59.

Устройство работает следующим образом.

При измерении временньк параметров напряжение сигнала контролируемого генератора 1 через согласованную нагрузку 2. и стробоскопический преобразователь 3 поступает на входы частотомера 4 и коммутируемого выпрямителя 5. Сигнал с выхода коммутируемого выпрямителя 5 поступает на вход вольтметра 6, При измерении амплитуды импульсов напряжение сигнала с выхода согласованной нагрузки 2 контролируемого генератора 1 поступает на вход вольтметра 6, минуя стробоскопический преобразователь 3, без выпрямления в коммутируемом выпрямителе 5, что позволяет повысить точность измерения при достаточной пшрокополосности вольтметра 6. Оператор изменяет период повторения (скважность) импульсов выходного сигнала стробоскопического преобразователя 3, сопоставляя показания вольтметра 6 при поступлении на его вход положительной и отрицательной импульсной последовательности с выхода коммутируемого вып рямителя 5. Критическое значение периода повторения импульсов, при котором сравниваемые напряжения равны между собой, оператор измеряет с помощью частотомера 4, а эффективное значение переменной составляющей напряжения сигнала контролируемого генератора -.с помощью вольтметра 6. В этом примере реализации способа эфф ективное значение напряжения контролируемого сигнала

313

измеряется непосредственно, поскольку вольтметр ВЗ-59 в данном случае имеет достаточную полосу пропускания однако в общем случае способ предполагает измерение напряжения первой вспомогательной импульсной последовательности при достижении равновесия, т.е. сигнала после стробоскопического преобразования временного масштаба до разделения на полсжитель ную и отрицательную вспомогательные последовательности. При этом сигнал проходит по обходной цепи коммутируемого выпрямителя. Предлагаемое устройство является простейшим. Оно обеспечивает приемлемую точность измерений. При необходимости повышения точности измерений, в состав устройства следует ввести стандартный предварительный усилитель сигнала между стробоскопическим преобразователем и выпрямителем. При необходимости повышения производительности способа в состав устройства можно ввести второй вольтметр и перейти от разновре- менного компарирования к одновременному.

Расчет искомых обобщенных параметров сигнала выполняется по формулам

2

. ТКР

(1)

экв

QW ЭК8

де экб

зкй

W9KB

l ТК.Р.

: экв

Ку 2

2 Ri

и

Эф.

(2)

(3)

35

обобщенная скважность сигнала;

обобщенная длительность 40 импульсов;

обобщенная амплитуда импульсов;

известный коэффициент трансформации временного масштаба длительности импульсов при стробоскопическом преобразовании; известный коэффициент трансформации напряжения 50 сигнала при стробоскопическом преобразовании; измеренное эффективное значение переменной составляющей напряжения пер- 55 вой вспомогательной импульсной последовательности при достижении равновесия;

45

кр

измеренное значение периода повторения импульсов первой вспомогательной импульсной последовательности, при котором сравниваемые напряжения уравновешиваются (критическое значение периода повторения; Tj. - измеренное значение периода повторения импульсов исходного контролируемого сигнала.

Формула (2) представляет собой известное соотношение, связывающее длительность импульса, скважность и период повторения.

Формула (1) выводится из очевидного соотношения

QKp-Ka.

где Q

кр

критическое значение скважности трансформированного по скважности сигнала; Кд - коэффициент трансформации скважности контролируемого сигнала (отношение скважности контролируемого сиг- , нала, обобщенные параметры которого измеряются, к скважности уравновешенного исходного вспомогательного сигнала).

Трансформация скважности стробоскопически преобразованного сигнала происходит путем изменения периода его повторения (при неизменной длительности импульса) от значения, равного TC-K|., до значения, равного Т. Следовательно,

Т. К

f-p

Кй

кр

при определении обцбщенньпс параметров импульсов его форма считается априори прямоугольной. При этом уравновешиваемые импульсы имеют идентичную форму и амплитуду и Q тождественно равно (2). Следовательно,

Раке QKP;

Tc-Kt

а s

т

itp

что совпадает с соотношением (1).

Формула (3) выводится иэ соотношения, связывающего амплитуду U, скважность Q и эффективное значение напряжения U, последовательности импульсов прямоугольной формы, посколь5- 1307358

у при определении обобщенных параетров форма импульсов предполагается рямоугольной, т.е.

те ти но те по со от че ни на пе по ра ро f5 (о об ще та зн па

Urn

и,ф VQ.

При этом учитываются значения коэф- фициента трансформации напряжения при стробоскопическом преобразовании Ку, а также справедливые при уравновешивании прямоугольных импульсов соотношения

Q QKP 2;

и

34

Ua 2

и ЭФ.

Предлагаемый способ (по сравнению со способом-прототипом) обеспечивает достоверность результатов измерений рспространенными стандартными средствами и при этом одновременно создается возможность измерять обобщенные параметры периодических импульсных последовательностей с большой номенклатурой форм импульсов (способ-прототип позволяет контролировать тольк импульсы прямоугольной формы). Если контролируемый генератор допускает изменение периода следования импульсов при сохранении их длительности, то стробоскопический преобразователь можно исключить и осуществлять уравновешивание путем изменения частоты следования импульсов контролируемого генератора.

Формула изобретения

1. Способ измерения обобщенных параметров периодической импульсной последовательности, включающий измерение частоты (периода) следования контролируемого сигнала, формирование первой вспомогательной импульсной последовательности, изменение часто- ты повторения импульсов первой вспомогательной импульсной последователь- ности, а также уравновешивание напряжений, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерений при одновременном расширении функциональных возможностей, форми- рование первой вспомогательной импульсной последовательности производят путем преобразования скважности контролируемого сигнала, формируют вторую и третью вспомогательные им- пульсные последовательности путем разделения положительных и отрицательных импульсов переменной составляющей напряжения первой вспомога

тельной импульсной последовательности, изменяя период последней, уравновешивают вторую и третью вспомогательные импульсные последовательности по эффективному значению переменной составляющей напряжения, измеряют соответствующее уравновешиванию критическое значение их частоты повторения, а также эффективное значение напряжения переменной составляющей первой вспомргательной импульсной последовательности при достижении равновесия и производят расчет контролируемых обобщенных параметров 5 (обобщенной длительности импульсов, обобщенной амплитуды импульсов, обобщенной скважности сигнала) по результатам прямых измерений, причем расчет значений контролируемых обобщенных параметров производят по формулам

т.

0

:зк8

5

экв

и

и экб

2

kp

Тс

Ч акГ К 2

где Q

ке

0

и

/А. экв

К. 5

0 U 5 0 5

К, -

Кр

Те ТКР. 2 Kt

,

обобщенная скважность сигнала ;

обобщенная длительность импульсов;

обобщенная амплитуда импульсов ;

известный коэффициент трансформации временного масштаба длительности импульсов при преобразовании скважности; известный коэффициент . трансформации напряжения сигнала при преобразовании скважности;

измеренное эффективное- значение напряжения переменной составляющей напряжения первой вспомогательной импульсной последовательности при достижении равновесия;

измеренное значение периода повторения импульсов первой вспомогательной импульсной последовательности, при котором сравниваемые напряжения уравновешиваются (крити 1еское значение периода повторения); измеренное значение периода повторения импульсов

71307358

исходного контролируемого , сигнала.

2. Способ по п.1,отличающий с я тем, что преобразование скважности контролируемого сигнала осуществляется путем стробоскопического преобразования сигнала по скважности, при этом расчет осуществляется по формулам

IЮ

Тс Kt

где Q - обобщенная скважность сигнала;

обобщенная длительность импульсов;

20

обобщенная амплитуда импульсов;- известный коэффициент

трансформации временного 25 и Тс

Редактор А.Ревин

фс/г.2

Составитель А.Смирнов

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Заказ 1627/44 Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

5

ЭФ

кр

0

5

масштаба длительности импульсов при стробоскопическом преобразовании; К - известный коэффициент

трансформации напряжения сигнала при стробоскопическом преобразовании;

-измеренное эффективное значение переменной составляющей напряжения первой вспомогательной импульсной последовательности при достижении равновесия;

-измеренное значение периода повторения импульсов первой вспомогательной импульсной последовательности, при котором сравниваемые напряжения уравновешиваются (критическое значение периода повторения);

-измеренное значение периода повторения импульсов исходного контролируемого сигнала.

Изобретение относится к электро- радиоизмерительной технике и может быть использовано при контроле и проверке генераторов импульсов. Целью изобретения является упрощение процесса измерений при одновременном расширении функциональных возможностей. При измерении временных параметров согласно данному способу напря-. жение сигнала контролируемого генератора 1 через согласованную нагрузку 2и стробоскопический преобразователь 3подают на входу частотомера 4 и коммутируемого выпрямителя 5. С выхода этого блока сигнал подают на вход вольтметра 6. При измерении амплитуды импульсов напряжение сигнала с выхода нагрузки 2 подают на вход вольтметра 6, минуя стробоскопический преобразователь 3, без выпрямления в блоке 5. Это позволяет повысить точность измерений. Преимутцества данного способа по сравнению с известным заключаются в обеспечении достоверности результатов измерений при использовании стандартных технических средств, измерения могут производиться с большей номенклатурой форм импульсов, что расширяет функциональные возможности данного способа. 1 3.п. ф-лы, 2 ил. ® (Л V. оо о оо ел оо фиб. 1