Устройство для измерения временных параметров импульсов на экране осциллографа Советский патент 1989 года по МПК G04F13/02 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при поверке и испытаниях универсальных осциллографов, в частности нуль-сдвигатель может быть, использован в устроГ1стве кодирования распределенного в пространстве (пространственного) оптического сигнала.

Цель изобретения - повьппение скорости измерений.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства измерения временных параметров; на фиг. 2 - принципиальная схема нуль-сдвигателя; на фиг.З- при1щипиалЬная схема устройства масштабирования .

Структурная схема осциллографичес- кого устройства для измерения временных параметров (фиг. 1) содержит универсальный осциллограф 1, нуль- сдвигатепь 2, блок 3 масштабирования параметров исследуем 1х процессов, кодируекый преобразователь 4 и свето- водный цифровой индикатор 5, которые соединены последовательно с помощью оптических линий связи, например световодных волоконных кабелей.

Нуль-сдвигатель пространственного оптического сигнала (фиг. 2) включает в себя линейку точечных фотоприемников 6;, первую группу логических элементов ЗАПРЕТ 7 и логических элементов И 8,; , вторую группу логических элементов ЗАПРЕТ .)н логических элементов И 3j. , третью группу логических элементов ЗАПРЕТ 7з.(;-1) и логических элементов . С -г) ( группу из двух логичесю1х элементов ЗАПРЕТ 7 ,,) и двух логических элементов И 8(;-,) , группу логических элементов И (,j логический элемент И 10, гнездо оптического входа П, источник 12 свето- вого потока и линейку оптических выходов I3I, Расстояние между двумя соседними фотоприемниками 6; и двумя соседними выходами 13; (ступень квантования й,х) одинаково и соответствует требуемой разрешающей способности (точности) измерения временных параметров.

В каждой группе, за исключением группы элементов 9 И, элементы объединены по два (элемент ЗАПРЕТ 7 и элемент И 3), входы их соединены параллельно, при этом инвертируем |й вход всех элементов ЗАПРЕТ первой группы подключен к выходу Лотоприем- ника GO с нулевой координатой, а другой вход каждого из этих элементов соединен с выходом соответствующего фотоприемника. Выходы элементов И 8 всех групп соединены с соответствующими оптическими выходами 13 нуль- сдвигателя, а выходы элементов ЗАПРЕТ 7 каждой группы соответственно .соединены с входом элементов ЗАПРЕТ 7 последующей группы, за исключением элементов от 7 t, до 7 (;,)., , выход которых соединен с одним входом соответствующего элемента И 9, и элемента 7(j., , выход которого соедннен с одним входом элемента И 10. Другой вход элемента И 10 подключен к выхо

0

5

0

5

0

5

0

5

ду элемента 9(;,) , а его выход - к оптическому выходу 13.. Другой вход элементов И 9 соединен с выходом 13, к которому подключено гнездо оптического входа 11, находящееся в оптическом контакте с источником 12 потока фотонов.

Устройство масштабирования (фиг.З) состоит из входного квантующего устройства 14 и трансформатора 15 пространственного оптического сигнала, которые соответственно соединены последовательно с помощью оптических линий 16, например круглых волоконных световодов, и соединителя 17 (например, разъемного). Функции фотоприемников квантующего устройства 14 выполняют полированные торцы световодов 16 f.о «, расположенные на расстоянии 13 друг от друга (ступень квантования ft,x), а функции точечных источников света трансформатора 15 - полированные торцы световог дов 162 о ,...,16 ц, расположенные на расстоянии 19 друг от друга. Конструктивно устройство 14 и трансформатор 15 выполнены в виде светонепроницаемой планки, на которой жестко закреплены расположенные на прямой линии волоконные световоды с полированными торцами. Разъемный соединитель 17 состоит из разъемных волоконных штекеров, соединяющих между собой каждую пару волокон 16 и 16, ,,.

Кодирукнций преобразователь содержит линейку точечных фотоприемников, выходы которых оптически связаны с входами соответствующих элементов ИЛИ первой и второй групп, селекторы сигналов, одни входы которых являются Iвходом устройства, и элемент ИПИ, выход которого подключен к другому входу соответствующего селектора сигналов, а также третью группу элементов ИЛИ, входы которых соединены с выходами соответствукяцкх элементов ИЛИ второй группы, и четвертую группу элементов ИЛИ, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов второй группы, а выходы соединены с входами элементов ИЛИ, при этом соответствующие элементы ИЛИ первой и третьей групп последовательно соединены между србой, а выходы последних элементов ИЛИ первой и третьей групп подключены к входам соответствующих селекторов сигналов.

Световодний цифровой индикатор состоит из К световодных элементов индикации (К - количество разрядов индикатора). Элемент индикации содержит волоконные оптические выводы, каждый из которых соответственно соединен с сегментными световодами, образующими изображения цифр от О до 9.

Устройство для измерения временных параметров импульсов на экране осциллографа, например длительности LOJ электрического импульса на уровне 0,5 его амплитуды, работает сле- дукицим образом.

Ла вход осциллографа 1 от импульсного генератора (не показан) подают сигнал и на его экране получают изображение электрического импульса.

В нуль-сдвигателе 2 линейку фотоприемников 6 устанавливают ф9точувст- вительной поверхностью вплотную к экрану параллельно линии развертки осциллографа, пересекая изображение импульса на уровне 0,5 его амплитуды. В световодах двух фотоприемников, которые случайно совпали с видимым следом на экране, (например, 6 и 6) возникают потоки фотонов, т.е. распределенный в пространстве оптический сигнал, величина (расстояние между освещенными с1ютоприемниками) которого пропорциональна измеряемому интервалу времени. Поскольку в общем случае каждый из указанных фотоприемников имеет координату, не равную нулю, сформированный пространственный сигнал автоматически сдвигается до совмещения его крайней точки с меньшей координатой с точкой, координата которой равна нулю (выход 1Зд), следующим образом. Путем коммутации э тих

потоков Лл . 7

в элементах 7

г. ь

и 3

,г

1,1

4

на выходе элемента

8 ,i создают поток фотонов и подают его на выход 132.. В случае, например когда изображение импульса накрывает фотоприемники б и 6, возникающий в соответствуклдих им световодах поток путем коммутации в элементе 8 2 подают на выход 132. Сигнал на выходе нуль-однигателя (поток фотонов в выходных световодах 13 и 13) равен сигналу на его входе (т.е. 2й,Х). В устройство 3 масштабирования сигнал с нуль-сдвигателя вводят посредством его входного квантующе- го устройства 1А, которое оптически контактирует с линейкой выходов 13,

10

15

27620

причем выход 13 , совмещен с фотоприемным торцом световода 16|(, . В этом устройстве осуществляют линейное преобразование в М раз измеряемого пространственного сигнала (координаты выхода 13j). М по числовому значению равно коэффициенту oi развертки осциллографа. Величина х входного сигнала устройства 3 масштабирования (координата соответствуклцегсЗ выходу 13 фотоприемника квантующего устройства 14, например торца световода 16 ,о) равна, например 10 мм, величина X выходного сигнгша устройства 3 при этом (координата источника света - торца световода 16,to) в случае применения, например, устройства масштабирования с коэ(1х1 1циентом 20 ( мс/мм) равна х х «М 50,0 мм. Это значение координаты х соответствует значению 50,0 мс измеряемого осциллографическим устройством интервала времени .

В кодирующий преобразователь А сигнал X вводят посредством его линейки точечных фотоприекников и преобразуют в многоразрядный оптический единично-десятичный код путем коммутации потока фотонов этого сигнала в соответствующих элементах ИЛИ,В индикаторе 5 осуществляют иг ди25

30

кацию измеренного значения интервала €(, 5 и каждом разряде единично-десятичного кода, вводимого в индикатор из преобразователя 4.

Нуль-сдвигатель необходим для реализации устройства измерения временных параметров. Кроме того, нуль- сдвигатель может быть использован в устройстве селекции параметров рассогласования исследуемого процесса.

Формула изобретения

Устройство для измерения временных параметров импульсов на экране осциллографа, содержащее линейку из точечных фотоприемников, расположеиных на прямой линии на одинаковом расстоянии друг от друга, блок мас- щтабирования, выход которого оптически связан через кодирующий преобразователь с входом оптического индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости измерений, в него введен нуль-сдвига- тель, входы которого оптически связаны с фотоприемниками, а выходы - с

входа -1и блока масштабирования, при этом нуль-сдвнгатель содержит ,,,. ..,Д-1 групп по i-n+1 пар оптических элементов И и ЗАПРЕТ в каждой группе, 1-1 оптических элементов Н, дополнительный оптический элемент И, i информационных оптических входов и выходов соответственно, нулевой вход, нулевой выход и дополнительный оптический вход с источником света, при этом нулевой оптический вход подключен к первым входам элементов И и инвертируьэщим входам элементов ЗАЛ- РЕТ первой группы, вторые входы которых попарно объединены и подсоединены к соответствующим информационным оптическим входам, выходы первых элементов ЗАПРЕТ каждой группы подключены к первым входам элементов И,

ой/лг

Составитель Т.Ишкова Редактор Н.ДерОак Техред А.Кравчук

5

вторые входы которых объединены и соединены с дополнительным оптическим входом и пулевым оптическим выходом, выходы i-x элементов ЗАПРЕТ каждой группы, начиная с второго, подключены к первым входам (i-l)-x элементов И и ЗАПРЕТ последующей группы, вторые и инвертирующие входы которых объединены и соединены с выходами соответствующих элементов И, выходы i-x элементов И каждой группы, начиная с второго, объединены и соединены с соответствующим оптическим выходом, выход последнего элемента И подключен к первому входу дополнительного элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу второго элемента ЗАПРЕТ последней группы, а выход - к первому оптическому выходу.

QJu/J

Корректор Т.Малец

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при поверке и испытаниях универсальных осциллографов. Цель изобретения - повышение скорости измерений. На вход осциллографа от импульсного генератора подают сигнал и на его экране получают изображение электрического импульса. В нуль-сдвигателе линии из фотоприемников устанавливают фоточувствительной поверхностью вплотную к экрану параллельно линии развертки осциллографа, пересекая изображение импульса на уровне 0,5 его амплитуды. В световодах двух фотоприемников, которые случайно совпали с видимым следом на экране, возникают потоки фотонов. Поскольку в общем случае каждый из указанных фотоприемников имеет координату, не равную нулю, сформированный пространственный сигнал автоматически сдвигается до совмещения его крайней точки с меньшей координатой с точкой, координата которой равна нулю. Сигнал на выходе нуль-сдвигателя равен сигналу на его входе. В устройстве масштабирования сигнал с нуль-сдвигателя вводят посредством его входного квантирующего устройства, которое оптически контактирует с линейкой выходов. В этом устройстве осуществляют линейное преобразование в M раз измеряемого пространственного сигнала. M по числовому значению равен коффициенту α развертки осциллографа. Нуль-сдвигатель необходим для реализации устройства измерения временных параметров и, кроме того, может быть использован в устройстве селекции параметров рассогласования исследуемого процесса. 3 ил.