Устройство для измерения выброса на вершине и в паузе импульса Советский патент 1991 года по МПК G01R19/04 

(Л

С

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть ис- пользовано для поверки и испытаний генераторов импульсов. Цель изобретения - повышение точности измерений выброса на вершине и в паузе импульса, которая достигается применением оптически контактиру- емой с экраном осциллографа посредством фотоприемников тест-маски 2, блока 3 селекции. Устройство содержит также осциллограф 1, блок 4 масштабирования, кодирующий преобразователь 5. цифровой индикатор 6. 5 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для поверки и испытаний генераторов импульсов.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг. 1 - блок-схема устройства: на фиг. 2 - реализация тест- маски для считывания выброса на вершине импульса; на фиг. 3 - схема блока селекции сигнала выброса на вершине импульса; на фиг. 4 - реализация тест-маски для считывания выброса в паузе импульса; на фиг. 5 - схема блока селекции сигнала выброса в паузе импульса.

Устройство для измерения выброса на вершине и в паузе импульса в конкретном варианте его исполнения (фиг. 1) состоит из универсального осциллографа 1, тест-масок 2.1,2.2 для считывания выброса на вершине

и в паузе импульса соответственно, блоков 3.1,3.2 селекции сигнала выброса на вершине и в паузе импульса соответственно, блока 4 масштабирования, кодирующего преобра- зователя 5 и цифрового индикатора 6. В режиме измерения выброса на вершине импульса используют последовательно соединенные блоки 1, 2.1, 3.1, 4-6, в режиме измерения выброса в пауае импульса - последовательно соединенные блоки 1, 2.2, 3.2, 4, 5, 6.

В качестве осциллографа 1 применяют, например, осциллограф С1-70 (ГОСТ 8.206- 76, п.1.1).

Тест-маска 2.1 в конкретном варианте ее исполнения (фиг. 2) состоит из первой линейки 7 опорных фотоприемников 7.1, 7.2, расположенной выше на расстоянии 8 от нее второй линейки 9 фотоприемников 9.1...9.К нулевого уровня и матрицы ЫхКфоо

00 00

VI VI

топриемников, содержащей в первой строке 10 1 -- фогоприемники 10,1.1...10.1.К, во второй строке 10.2 - фотоприемники 10.2.1...10.2,К, в третьей строке 10.3 - фотоприемники 10.3 1...10.3.К в Ю.М-й

строке - фотоприемники 10.N.1,,.10,N.K, В качестве фотоприемников используют, например, полированные торцы круглых волоконных многоходовых световодов. На фиг. 2 показано расположение фотоприемников в рабочей фотоприемной поверхности тест- маски (представляет собой плоскость, в которой расположены фотоприемные поверхности всех фотоприемников). Линейка опорных фотоприемников выполнена, например, в виде светонепроницаемой планки, на которой укреплены первый и второй фотоприемники, причем расстояние между ними выбираю таким, чтобы при установке тест-маски на экране осциллографа первый фотоприемник (7,1) располагался у левого края линии развертки осциллографа, а второй (7.2) - у ее правого края. Каждая линейка 9,10.1...10.N фотоприемников представляет собой, например, плотно упакованный кабель с рядовой укладкой световодов. Кабели располагают вплотную друг к другу, причем квантующие световоды расположены в виде матрицы из NxK элементов. Ступень квантования линии отклонения осциллографа (расстояние между центрами одноименных фотоприемников двух соседних линеек 9, 10) выбирают равной, например, 0,8-1,0 ширины линии луча осциллографа. Расстояние 8 между линейкой опорных фотоприемников и линейкой фотоприемииков нулевого уровня равно амплитуде исследуемого ымг ульса.

Линейка 9 и матрица расположены так, что их первые и К-е фотоприемники расположены на одной вертикальной линии с фотоприемниками 7.1 и 7,2 соответственно. Тест-маскз в целом представляет собой, например, рамку, на которой укреплены указанные выше линейки фотоприемников.

Блок 3.1 селекции в конкретном варианте его исполнения (фиг, 3) включает первую группу оптических входов 11.1 и 11.2, ЕГГО- рую группу оптических входов 12.1...12.4, с первой по N-ю группы оптических входов 13.1.1.13.1К, 13.2,1...13.2.К, 13.3.1...13.3.К, 13.N. 1...13.N.K COOT зетственно, перьую группу логических элементов 14.1..,14.((--5) ЗАПРЕТ, первую группу логических элементов 15.1...15(К-4) И, многовходовый логический элемент 16 ИЛИ, группу логических элементов 17.1...17.N ИЛИ, вторую группу логических элементов 18,1.,.18.(М-1) ЗАПРЕТ, первый логический элемент 19 И, вторую группу логических элементов 20.1...20.N И, группу оптических выходов 21.1...21 (выполнена, например, в виде линейки оптических выходов со ступенью

квантования, равной ступени квантования матрицы квантующих фотолриемников), нулевой оптический выход 22, второй логический элемент 23 И и индикеторный выход 24. В блоке могут применяться, например,

0 логические элементы ИЛИ, логические элементы И и ЗАПРЕТ. Входы 11.1, 11.2 соответственно соединены с входами элемента 23, выход которого соединен с индикаторным выходом 24 блока, Кроме того,выход

5 элемента 23 соединен с одним из входов эле- мента 19, Каждый из входов групп 13.1...13.N соединен с соответствующим входом элементов 17/...17.N соответственно, выход каждого из которых соединен с

0 прямым входом соответствующего элемента 18, за исключением элемента 17.N, выход которого соединен с одним из входов соответствующего ему элемента 20.N. Инвертирующий вход каждого элемента 18 со5 единен с выходом соответствующего элемента 17 старшей позиции, его выход - с, одним из входов соответствующего элемента 20, выход каждого из которых соеди- нен с соответствующим выходом 21 блока.

0 Вход с 12.1 по 12.6 соединен с одним из

входов соответствующего элемента 15. вход

с 12.6 по 12,К - с инвертирующим входом

соответствующего элемента 14, другой вход

. кажд о из которых соединен с предыду5 щим входом блока, а выход - с другим входом соответствующего элемента 15. Другой вход последнего элемента 15 соединен с последним входом 12 блока. Выходы элементов 15 соединены с входами элемента

0 16, выход которого соединен с другим входом элемента 19, выход которого соединен с объединенными между собой другими входами элементов 20 и выходом 22 блока. Оптический выход 24 представляет со5 бой индикаторный источник света в виде, например, полированного торца волоконного световода и установлен на лицевой панели блока 6 индикации.

Тест-маска 2.1 соединена с блоком 3.1

0 следующим образом: выходы фотоприемников 7.1 и 7.2 соединены с входами 11.1 и 11.2 соответственно, фотоприемников 9.1...9.К- с входами 12.1... 12.К соответственно, фото- приемников с 10.1-й по Ю.М-ю линеек - с

5 входами 13 с первой по N-ю групп соответственно.

Тест-маска 2.2 в конкретном варианте ее исполнения (фиг, 4) состоит из линейки 25 опорных фотоприемников 25.1...25.2 и расположенной ниже и вплотную к ней матрицы NxK квантующих фотоприемников, содержащей в первой строке 26,1 - фотоприемники 26.1.1...26.1.К, во второй строке 26.2 - фотоприемники 26.2.1...26.2,К, в третьей строке 26.3 - фотоприемники 26.3.1...26.3.К,... в 26.М-Й строке - фотоприемники 26.N.1...26.N.K. Тест-маска 2.2 выполнена аналогично тест-маске 2.1.

Блок 3.2 селекции в конкретном варианте его исполнения (фиг. 5) включает группу оптических индикаторных входов - первого 27.1 и второго 27.2, с первой по N-ю группу оптических информационных входов 28.1.1...28.1.К, 28.2.1...28.2.К, 28.3.1...28.3.К, ... 28.N.1...28.N.K, группу N многовходовых логических элементов 29 ИЛИ, первый 30 и второй 31 логические элементы И, группу коммутирующих ячеек 32.2...32.N, линейку оптических информационных выходов 33.1...32.N (ступень квантования этой выходной линейки равна ступени квантования матрицы квантующих фотоприемников) и оптический индикаторный выход 34. В бло- ке могут применяться, например, логические элементы ИЛИ, логические элементы И, коммутирующие ячейки. Первый и второй индикаторные входы 27.1 и 27.2 соединены с входами элемента 30, выход которого соединен с индикаторным выходом 34 блока. Кроме того, вход 27.2 соединен с одним из входов элемента 31. Каждый из входов 28.1, 28.2, 28.3...28.N соединен с входами соответствующих элементов 29, выход первого из которых соединен с другим входом элемента 31, а всех последующих - с управляющим входом соответствующей коммутирующей ячейки 32.

Информационный вход каждой ячейки 32 соединен с первым выходом предшествующей ячейки, кроме ячейки 32.2, инфор-. мационный вход которой подключен к выходу элемента 31. При этом первый выход последней ячейки соединен с последним информационным выходом 33.N блока, другие информационные выходы которого соответственно подключены к второму выходу ячейки старшей позиции. Связи между элементами блока выполнены,например, с помощью волоконных световодов. Оптические входы 27, 28.1, 28.2, 28.3...28.N выполнены, например,в виде гнезд, а оптические выходы 33 - в виде штеккер ов разъемных оптических соединителей. Оптический выход 34 представляет собой индикаторный источник света в виде, например, полированного торца волоконного световода.

Тест-маска 2.2 соединена с блоком 3.2 селекции следующим образом; выходы (световоды) фотоприемников 25.1, 25.2 соединены с входами 27.1, 27.2 соответственно, а

квантующих фотоприемников с первой по N-ю линеек - с информационными входами с первой по N-ю групп соответственно.

В качестве блока 4 масштабирование используют оптический блок масштабирования параметров исследуемых процессов, преобразователя 5 - устройство для считывания цифрового индикатора 6 - индикатор, состоящий из световодных элементов инди0 кации.

Измерение выброса на вершине импульса осуществляют следующим образом. Устанавливают на экране осциллографа 1 тест-маску 2.1, совмещая опорные фото5 приемники 7 с линией развертки осциллографа. От генератора импульсов на вход Y осциллографа подают исследуемый сигнал, устанавливают устойчивое изображение одного импульса, плавно изменяют его ампли0 туду до касания его плоской вершины с линейкой 9 фотоприемников тест-маски и на цифровом табло индикатора 6 считывают числовое значение амплитуды выброса на вершине импульса в вольтах.

5При этом устройство для измерения выброса на вершине импульса работает следу- ющим образом. Светящаяся линия изображения импульса (участок его плоской вершины с выбросом) нгкрывает ряд фото0 приемников нулевого уровня линейки 9 и ряд квантующих фотоприемников с первой по i-ю линеек (I 1...N) матрицы (например, линеек 10.1, 10.2, 10.3). Поскольку выброс обычно имеет остроконечную форму, то на

5 1-й линейке будет засвечен один (максимум два) фотоприемник, сигнал в цепи которого является информативным сигналом об ординате этого фотоприемника (относительно нулевого уровня, соответствующего пло0 ской вершине импульса). В цепи (световоде) каждого из освещенных фотоприемников (например, фотоприемников 7.1, 7.2, 9.2, 9.5....9.9, 10.1.2, 10.1.4, 10.2.2, 10.2.4, 10.3.3) возникает сигнал, поступающий на соответ5 ствующий вход блока селекции (например, входы 11.1, 11.2, 12.2, 12.5...12.9, 13.1.2, 13.1,4,13.2.2,13.2.4,13.3.3), где осуществляется выделение сигнала нулевого уровня и сигнала, пропорционального амплитуде вы0 броса. Сигнал нулевого уровня выделяется только в том случае, когда одновременно освещены оба опорных фотоприемника (т.е. линия развертки совмещена без перекосов с линейкой 7) и не менее, например, пяти

5 фотоприемников нулевого уровня (т.е. линия плоской вершины импульса совмещена с линейкой 9). При этом сигнал с выхода элемента 23 (на оба его входа поступает сигнал с входов 11.1 и 11.2) поступает на индикаторный выход 24 и один из входов

элемента 19. На другой его вход поступает сигнал с выхода элемента 16, так как на один из его входов поступает сигнал от одного из элементов 15 (например, 15.(К-5)), соответствующего группе в пять освещенных входов, включая крайний справа вход 12.9. При этом сигнал с выхода элемента 14.() (так как вход 12,К не освещен) и входа 12.5 открывает элемент 15.(К-5). С выхода элемента 19 сигнал поступает на нулевой выход 22 блока и на один из входов каждого элемента 20.1...20.N. От освещенных фотоприемников линеек 13.1, 13.2, 13.3 через соответствующие элементы 17.1, 17.2, 17.3 сигнал поступает на прямой вход элементов 18.1, 18.2, 18.3. Однако только на выходе одного элемента 18.3 (так как его инвертирующий вход не освещен) возникает сигнал. Этот сигнал (соответствующий самой верхней из i- освещенных линеек) поступает на другой вход элемента 20.3, а с его выхода - на выход 21.3 блока сепекции. Световые потоки на выходах 22 и 21.3 являются выходными сигналами блока 3 селекции и представляют собою пространственный оптический сигнал, величина которого пропорциональна амплитуде выброса на вершине импульса.

Измерение выброса в паузе импульса осуществляют следующим образом.

Устанавливают на экране осциллографа 1 тест-маску 2,2, точно совмещая опорные фотоприемники 25 с линией развертки осциллографа (при этом на индикаторном источнике 34 должен быть световой сигнал). От генератора импульсов на вход Y осциллографа подают исследуемый сигнал и устанавливают устойчивое изображение одного или нескольких импульсов, Сдвигают изображение влево (вправо) так, чтобы участок среза одного импульса размещался в области матрицы квантующих фотоприемииков, и на цифровом табло индикатора 6 считывают числовое значение . амплитуды выброса в паузе импульса в вольтах.

При этом устройство для измерения выброса в паузе импульса работает следующим образом. Светящаяся линия изображения импульса (участок его среза с выбросом в паузе) накрывает опорный фотоприемник 25.2 (если линия, соответствующая паузе импульса, не накрывает этот фотоприемник, то на цифровом табло отсутствует цифровое значение) и ряд квантующих фотоприемников с первой по i-ю линеек (I 1...N), например, линеек: первой 26.1, второй 26.2 и третьей 26.3, Поскольку зы- брос, как правило, имеет остроконечную форму, то на 1-й линейке будет засвечен один (максимум два) фотоприемник, сигнал

в цепи которого является информативным сигналом о координате этого фотопсиемни- ка (относительно опорного фотоприемника 25.2), а следовательно - и об амплитуде ЕЫбросав паузе импульса. В цепи (в световоде) каждого из засвеченных фотоприемников (например, фотоприемников 26.1.5, 26.1.9,. 26.2.6, 26.2.8, 26.3.7) возникают сигналы (световые потоки), которые поступают на

0 входы блока 3 селекции (например, на входы 28.1.5, 28.1.9, 28.2,6, 28.2.8, 28.3.7). Одновременно поступает сигнал и от фотоприемника 25.2 на вход 27.2. Сигналы каждой группы входов подаются на соответствую5 щие элементы ИЛИ (т.е. на элементы 29.1, 29.2, 29.3) и на первый вход элемента 31 И. С выхода элемента 29.1 сигнал поступает на второй вход элемента 31. Возникающий на выходе элемента 31 сигнал поступает на

0 информационный вход ячейки 32.2. С выхода элемента 29.2 на управляющий вход ячейки 32.2 также поступает сигнал, который ее входной информационный сигнал переключает на первый выход. С первого

5 выхода ячейки 32.2 сигнал подается на информационный вход ячейки 32.3, в которой этот сигнал переключается на ее первый выход сигналом, поступающим на ее управляющий вход с выхода элемента 29.3. Сиг0 нал с первого выхода ячейки 32.3 подают на

информационный вход следующей ячейки

(на фиг. 5 обозначена через 32.(N-1). Однако

на управляющем выходе этой ячейки сигнал

отсутствует (поскольку фотоприемники вы5 шетретьей линейки 26.3 не освещены, втом числе не освещены фотоприемники, соответствующие входам 28.(1М-1).1... 28.(М-1).К- см. фиг, 5). Поэтому поступающий на информационный вход ячейки 32.() сигнал не

0 переключается на ее первый выход, а поступает с ее второго выхода на выход 33.3 блока селекции. Этот сигнал является выходным сигналом блока селекции, представляет собой пространственный

5 оптический сигнал, величина которого пропорциональна амплитуде выброса в паузе импульса,

В блоке 4, куда поступает сигнал выброса, его масштабируют в соответствии с ко0 эффициентом отклонения осциллографа, в блоке 5 преобразуют в единично-десятичный код, а в блоке 6 - в числовое значение амплитуды выброса, которое индицируют на цифровом табло.

5

Формула изобретения 1. Устройство для измерения выброса на вершине и в паузе импульса, содержащее осциллограф, последовательно соединенные оптический блок масштабирования, кодирующий преобразователь и цифровой индикатор, от личающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены последовательно соединенные тест- маска и блок селекции, оптические выходы которого соединены с соответствующими входами блока масштабирования, а оптические входы тест-маски контактируют с экраном осциллэграфа.

оптических входов блока, а выход каждого из которых, кроме последнего, соединен с прямым входом соответствующего логического элемента ЗАПРЕТ второй группы из N-1 элементов ЗАПРЕТ, выход последнего

элемента ИЛИ соединен с вторым входом последнего элемента И второй группы, причем инвертирующий вход каждого элемента ЗАПРЕТ второй группы соединен с выходом последующего элемента ИЛИ группы из N

логических элементов ИЛИ, а выход - с вторым входом соответствующего элемента И второй группы, при этом выход каждого из элементов И второй группы соединен с соответствующим оптическим выходом блока

ней матрицу из N-K квантующих фотоприемников, при этом строки матрицы расположены параллельно линейке, а второй опорный фотоприемник лежит на линии К-го столбца матрицы, блок селекции содержит

группу из первого и второго индикаторных входов, N групп по К информационных входов, первый и второй логические элементы И, N логических элементов ИЛИ, N-1 коммутирующих ячеек, N информационных и один

индикаторный выходы, при этом входы и выход первого логического элемента И соединены с индикаторными входами и выходами блока соответственно, каждая группа информационных входов соединена с входами соответствующих элементов ИЛИ, выход каждого из которых соединен с управляющим входом соответствующей коммутирующей ячейки, за исключением первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним из входов второго элемента И, другой вход которого соединен с вторым индикаторным входом блока, информационный вход каждой коммутирующей ячейки оединен с первым выходом предыдущей

коммутирующей ячейки, второй выход каждой коммутирующей ячейки соединен с соответствующим информационным выходом блока, причем первый выход последней коммутирующей ячейки соединен с последним информационным выходом блока

.2.7 Ю.1Ь

8

яП

Фм.1

ЮЛ К

ю.з.и

Фиг. 2

Ч

- °г ffrxj-y

р гог

еог

. ч

NIZ

&

Nil

LL18891

Ш/Ш11

26(М).4

2Б.( 26ЛК

J3 (N-1)