Устройство для измерения длительности среза импульса на экране осциллографа Советский патент 1991 года по МПК G01R13/02 

Л

сл С

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки и испытаний импульсных генераторов и осциллографов. Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство 3 для измерения среза импульсов содержит последовательно соединенные между собой оптическими линиями связи, например кабелями из волоконных световодов, тест-маску 4 считывающих фотоприемников, блок 5 селекции сигналов среза импульса, нуль-сдвигатель 6 пространственного оптического сигнала, блок 7 масштабирования параметров исследуемых процессов, кодирующий преобразователь 8 и цифровой индикатор 9. Функциональная схема блока селекции приводится в описании изобретения. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Шиг.г

о о

VJ ел

43

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки и испытаний импульсных генераторов и осциллографов,

Цоль изобретения - повышение быстродействия.

На фиг.1 структурная схема реализации измерения среза импульса; на фиг.2 - структурная схема устройства для измерения среза импульса; на фиг.З - схема расположения линеек фотоприемников в тест-маске считывающих фотоприемников; на фиг.4 - принципиальная схема блока селекции сигналов среза импульса.

Схема реализации измерения среза импульса (фиг.1) включает генератор 1 прямоугольных импульсов, универсальный осциллограф 2 и устройство 3 для измерения на экране осциллографа длительности среза импульса. Устройство 3 для измерения среза импульса (фиг.2) содержит последовательно соединенные между собой оптическими линиями связи (например, колебаниями из волоконных световодов) тест- маску 4 считывающих фотоприемников, блок 5 селекции сигналов среза импульса, нуль-сдвигатель б пространственного оптического сигнала, блок 7 масштабирования параметров исследуемых процессов, кодирующий преобразователь 8 и цифровой индикатор 9.

Тест-маска 4 (фиг.З) состоит из первой линейки 10 опорных фотоприемников 11.1 и 11.2, второй линейки 12 фотоприемников 13.3...13.N, третьей линейки 14 фотоприемников 15.2...15.{N-1) и четвертой линейки 16 фотоприемников 17.1...17.(М-2). Линейки 10,12,14 и 16 расположены параллельно друг другу на уровне 0; 0,1; 0,9 и 1,0 соответственно, растояние между линейками 10 : 16 должно составлять, например 0,7-0.8 длины экрана осциллографа в вертикальном направлении. В качестве фотоприемников 11,13,15, и 17 используют, например, полированные торцы круглых волоконных световодов. В линейках 12,14 и 16 диаметр D торцов и расстояние между их центрами (ступень Д X квантования) выбирают с учетом ширины d линии луча осциллографа из условия обеспечения необходимой разрешающей способности считывания линеек, например, при d 0,8 мм - D (0,7-0,8) мм, АХ - (0,9-1,0) мм. Диаметр D торцов световодов в линийке 10 такой же, как и а линейках 12,14 и 16. Каждая линейка представляв1 собой планку из светонепроницаемого материала, в которую вмонтированы расположенные на прямой линии на фиксированном расстоянии друг от друга

световоды, фотоприемные торцы которых расположены в одной плоскости. Тест-маска выполнена в виде жесткой рамки, на которой закреплены четыре указанные выше

линейки, причем фотоприемные торцы световодов всех линеек расположены в одной плоскости, торцы соответствующих световодов линеек 12,14 и 16, например, торцы световодов 13.(N-2), 15.(N-2) и 17.(N-2) pac0 положены на одной линии, перпендикулярной линейкам 10,12,14 и 16, а в линейке 10 торец световода 11.1 лежит ча одной линии с торцом 17.1, торец 11.2 - на вертикальной линии, расположенной правее линии, H;I ко5 торой лежит торец 13.N.

Блок 5 селекции сигналов среза импульса (фиг.4) содержит первую группу оптических входов 18.1 и 18.2, вторую группу оптических входов 19.3...19.N, третью

0 группу оптических входов 20.2...20.(N-1), четвертую группу оптических входов 21.1,.,21.(N-2), первую группу коммутирующих ячеек 22,3.,.22.(N-1), первый элемент И 23, вторую группу коммутирующих ячеек

5 24.2...24.(N-2), второй элемент И 25, группу элементов И 26.1...26.{N-2), группу элементов ЗАПРЕТ 27.1 ...27.L{L N-4), третий элемент И 28, группу элементов ИЛИ 29.3,..29.(N-1), индикаторный оптический

0 выход 30 (источник света в виде, например, полированного торца волоконного световода) и линейку 31 информационных оптических выходов 32.2...32.N.

В блоке 5 использованы элементы, в

5 которых входы сигналов независимых переменных и выходы сигналов функции выполнены в виде, например, волоконных световодов. Все они соединены между собой при помощи волоконных сетоводов, а

0 функции оптических входов 18-21 и оптических выходов 30 и 32 выполняют полированные торцы волоконных световодов. При этом, например, все входы выполнены и виде гнезд разъемных соединителей, выход 30 5 в виде индикаторного источника света, а выходы 32 обьединены в линейку 31, которая по конструкции,ступени квантования и диаметру торцов световодов аналогична одной из квантирующих линеек тесг-маски 4

0 (например, линейке 12). Каждый вход И) соединен с управляющим входом.соответству- ющей ячейки 23, информационный вход каждой из которых подключен к первому выходу ячейки 24 младшей позиции, первый

5 выход - к одному из входов соответстную- щего элемента ИЛИ 29, а второй выход - к информационному входу последующей ячейки этой группы, кроме входа 19.Ki, который соединен с одним из входов элемента И 23, второй вход котооого соединен с выходом элемента И 25 и вторым выходом последней ячейки первой группы, а выход - с последним выходом 32.N блока. Каждый вход 20 соединен с управляющим входом соответствующей ячейки 24, информационный вход каждой из которых подключен к выходу элемента 26 младшей позиции, первый выход ячейки 24.2 - к выходу 32.2 блока, первый выход других ячеек этой группы - к другому входу соответствующего элемента ИЛИ 29, а второй выход каждой ячейки соединен с информационным входом последующей ячейки этой группы. Каждый вход 21 соединен с одним из входов соответствующего элемента И 26, второй вход каждого из двух первых этих элементов соединен с входом 18.2, а каждого из последующих - с выходом соответствующего элемента ЗАПРЕТ 27fпрямой вход каждого из которых соединен с выходом предыдущего элемента 27, кроме первого из них. прямой вход которого соединен с входом 18.2. Инвертирующий вход каждого элемента 27.1...27.L соединен с соответствующим (L N-4) входом 19,3...19.(N-2) блока. Вход 18.1 соединен с одним из входов элементов И 28, второй вход которого соединен с выходом последнего элемента ЗАПРЕТ 27., а выход - с выходом 30 блока Выход каждого элемента 29 соединен с соответствующим выходок 32 блока.

Тест-маска 4 соединена с блоком 5 се- лекцпи следующим образом. Выходы (световоды) фотоприемникев первой, второй, третьей и четвертой линеек гест-маски соединены с соответствующими оптическими входами блока селекции первой, второй, третьей и четвертой групп соответственно, блоки 5-9 соответственно соединены между собой с помощью волоконных световод- кых линий связи (кабаг,ей).

Устройство для измерения длительности ср -па импульса работает следующим образ -.

Органами управления осциллографа устанавливают лмчию развертки в нижней части экрана. Тест-мяску 4 устанавливают на экране вплотную к его поверхности фото- чувствительной поверхностью фотоприем- ников таким образом, чтобы опорный фотоприемник 11.1 первой линейки 10 накрывал линию разеертки у левого края экрана. Опорный фотоприемник 11.2 при этом должен накрывать линию развертки у правого края экрана. Для исключения перекоса линейки следят за гем, чтобы на индикаторном выходе 30 был световой сигнал. При этом на входы элемента 28 поступает сигнал с входов 18,2 (элементы 27.1. .27.L открыты, так кек на их инвертирующие входы не поступают сигналы со входов 19.3...19.(М-2), поскольку на вход осциллографа исследуемые импульсы не подают (18.1). Устанавливают ручку регулирования вертикального

отклонения пуча в среднее положение На вход осциллографа 2 от генератора 1 (фиг. 1) подают исследуемый импульсный сигнал и наблюдают на экране осциллографа статическое изображение одного (или несколь-0 кмх) импульсов. Плавко увеличивают амплитуду изображения импульсов (органами управления генератора или осциллографа) до момента касания вершиной импульса фотоприемников линейки 16 тест-маски и на

5 экране цифрового индикатора 9 наблюдают числовое значение среза импульса в принятых единицах его измерения (в долях секунды).

При этом устройство 3 работает следу0 ющим образом. Пусть, например, светящееся изображение импульса (фиг.З) накрычает в тест-маске 4 фотоприемники 112 (линейка 10), 13.N (линейка 12), 15.(N-2), (линейка 14), 17.4 (линейка 16), а также еще ряд фотопри5 емников. В световодах этих фотоприемников возникают потоки фотонов, которые поступают на соответствующие им оптиче- скиэ входы блока 5. 18.2 (первая группа), 19.N (вторая группа), 20.(N-2) (третья грул0 па), 2 .4 (четвертая группа) (на фиг.4 показаны стрелками). Сигнал (поток фотонов) с выхода 21.4 через открытый элемент 26.4 (па другой его вход поступает сигма и с входа 18.2 через открытые элементы 27.1 и 27.2,

5 так как на их инвертирующие входы сигпзл от неосвещенных входов 193ч 19.4 не поступает) подастся на информационный вход ячейки 24.(N-2). Одновременно на управляющий вход этой ячейки подается сигнал с

0 входа 20.(N-2), который переключав ее входной информационный сигнал на первый выход. С первого вых.сда ячейки 24.(N- 2) сигкал (поток фотонов) поступает на оптический выход 32.() через элемент

5 ИЛ /i 29.(N-2) - и на информационный пход ячейк.ч 22.(КМ), с второго выхода которой (ячейка не переключает входной информационный сигнал на первый выход, поскольку ча ее управляющий вход сигнал от

0 неосвещенного входа 19.(N-1) (не поступает) поступает на один из входов элемента И 23. Поскольку на другой вход этого элемента подают сигнал с, входа 19.N, то возникает на выходе элемента сигнал (поток фотонов), ко5 торый поступает на оптический выход 32.N блока. Эти выходные сигналы блока (на фиг.4 показаны стрелками) являются оро- стракственными оптическими сигналами, несущими информацию с длительностью среза импульса (фиг.З). Величина перюго

сигнала равна координате выхода 32.N линейки 31, а величина второго сигнала - координате выхода 32,(М-2)(фмг.4). Сравнивая эти сигналы, выделяют сигнал рассогласования, пропорциональный длительности среза, т,а. сигнал, величина которого равна координате выхода 32,N относительно выхода 32,(N-2) - в данном случае равна двум ступеням квантования ликейки 32 (или 12 и .14). Таким образом сигнал на входе 21 вы- пускает сигнал на входе 20 (соответствующий точке изображения импульса на участке срояа на уровне 0,9 его амплитуды), который в свою очередь выпускает сигнал на входе 19 (соответствующий точке изображения импульса на участке среза на уровне 0,1 его амплитуды)- Независимо от количества воспроизводимых на экране осциллографа импульсов схема всегда выделяет участок среза на изображении только одного первого импульса, Это обеспечивается тем, что сигнал с входа 19, соответствующего иэобрах ению первого импульса, закрывает соответствующий этому входу элемент ЗАПРЕТ 27 и тем самым разрывает цепь подачи сигнала с входа 18.2 на те элементы И 26, которые находятся дальше за элементом И 26, соответствующим первому освещенному входу 21, Создаваемый на выходе блока 5 пространственный сигнал поступает в нуль-сдБигатель 6 и приводится к нулевому уровню, затем блок 7, где его линейно масштабируют в соответствии с коэффициентом развертки осциллографа, затем в блок 8, где его преобразуют в код и затем в блок 9, где осуществляется индикация числового значения длительности срезе импульса.

Формула изобретения

этом вторая, третья и четвертая линейки расположены на уровне 0,1; 0,9 w 1,0 соответственно относительно первой линейки.

информационных выходов, первую и вторую группы из К-1 коммутирующих йчеек каждая, группу из К элементов И, группу из, К-2 элементов ЗАПРЕТ, группу из К-1 элементов ИЛИ, первый, второй и третий элементы И и индикаторный выход, при этом первый вход первой группы соединен с одним из входов третьего элемента И, а второй вход - с прямым входом первого элемента ЗАПРЕТ, каждый вход второй группы соединен с управляющим входом соответствующей ячейки первой группы, информационный вход каждой из которых соединен с первым выходом соответствующей ячейки второй группы, первый выход - с одним из входов

соответствующего элемента ИЛИ, а второй выход - с информационным входом последующей ячейки этой группы, за исключением последнего входа второй группы, который соединен с одним из входов первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом второго элемента И и вторым выходом последней ячейки первой группы, а выход - с последним информационным выходом блока, каждый вход третьей группы

соединен с управляющим входом соответствующей ячейки второй группы, информационный вход из которых соединен с выходом соответствующего элемента И группы, второй выход-с информационным

входом последующей ячейки этой группы, а первый выход - с другим входом соответствующего элемента ИЛИ, кроме первой ячейки, первый выход которой соединен с первым информационным выходом блока,

причем последний вход третьей группы соединен с одним из входов второго элемента И, другой вход которого соединен с выходом последнего элемента И группы и зторым выходом последней ячейки второй группы,

а выход - с другим входом последнего злэ- мента ИЛИ, каждый вход четвертой группы соединен с одним из входов соответствующего элемента И группы, другой вход первых двух из которых соединен с вторым

входом первой группы блока, а каждого мз последующих -- с выходом предыдущего и прямым входом последующего элементов ЗАПРЕТ, инвертирующий вход каждого из которых соединен с соответствующим входом второй группы блоки, причем выход последнего элемента ЗАПРЕТ соединен с другим входом третьего элемента И, выход которого соединен с индикаторным выходом

Фи%1

Ш

0 О р О

;j. to-г) /

Щиг.З

блока, при этом выход каждого элемента ИЛИ соединен с соответсвтующим информационным выходом блока.

2WZ) 26JN-2)

30

Фиг. 4