Устройство для измерения коэффициента развертки осциллографа Советский патент 1991 года по МПК G01R13/00 

w

Ё

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и, в частности, к поверке и испытаниям осциллографов. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения коэффициента развертки осциллографа за счет автоматизированного измерения длины отрезка линии развертки осциллографа и вычисления коэффициента развертки, а также увеличения разрешающей способности считывания длины отрезка линии развертки. Устройство для измерения коэффициента развертки осциллографа содержит соединенные последовательно и оптически связанные между собой тест-маску 1 считывания, блок 2 селекции отрезка линии развертки осциллографа, блок 3 функционального преобразования, кодирующий преобразователь 4 и цифровой индикатор 5. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

р

3

3

Фиг.1

( Ю Сл) СЛ

сл

00

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при поверке и испытаниях универсальных осциллографов.

Цель изобретения состоит в повышении быстродействия .и точности измерения коэффициента развертки осциллографа.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для измерения коэффициента развертки осциллографа; на фиг.2 - блок-схема тест- маски считывания; на фиг.З - блок-схема блока селекции.

Устройство для измерения коэффициента развертки осциллографа (фиг.1) содержит тест-маску 1 считывания, блок 2 селекции, блок 3 функционального преобразования, кодирующий преобразователь 4 и цифровой индикатор 5.

Тест-маска 1 считывания в конкретном варианте ее исполнения (фиг.2) содержит линейку квантующих фотоприемников 6.1- 6.К (например, полированные торцы круглых волоконных световодов), соединенные входами последовательно между собой оптические логические элементы ЗАПРЕТ 7.1- 7.(К-1), с прямым входом каждого из которых соединен выход соответствующего фотоприемника, за исключением последнего фотоприемника, и группу оптических выходов 8.1-8.К (например, в виде полированных торцов круглых волоконных световодов), световод каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента ЗАПРЕТ, за исключением последнего выхода, световод которого соединен со световодом (выходом) последнего фотоприемника.

Блок 2 селекции в конкретном варианте его исполнения (фиг.З) включает группу оптических входов 9.1-9.К (например, полированные торцы круглых волоконных световодов), первую группу оптических логических элементов ЗАПРЕТ 10.2-10(К-2), первую группу оптических логических элементов И-11.3-11(К-1), вторую и третью группы оптических логических элементов ЗАПРЕТ 12.3-12(К-1), 13.3-13(К-1) соответственно, вторую группу оптических логических элементов И 14.3-14.К и линейку оптических выходов 15.1-15.К (например, в виде полированных торцов круглых волоконных световодов). Вход 9.1 прямо соединен с выходом 15.1 (образуется линия формирования оптического сигнала нулевой точки на изображении сигнала). Входы 9.2-9.(К-2) соединены с инвертируемыми входами соответствующих элементов 10.2- Ю.(К-2) ЗАПРЕТ, вход 9.(К-1) - с одним из входов элемента И 11.(К-1), а вход 9.К - с одним из входов элемента И 14.К.

Выходы элементов 14.3-14.К являются выходами 15.3-15.К блока 2, а выход 15.2 к схеме не подключен. Логические элементы соответственно соединены внутри каждой

группы и между соседними группами, образуя линии формирования пространственных (распределенных в пространстве) оптических сигналов координатной точки на изображении сигнала (вход 9.3 - элемент

0 12.3 - элемент 14.3 - выход 15.3; вход 9.4 - элемент 12.4 - элемент 14.4 - выход 15.4;... вход 9.(К-2) - элемент 12.(К-2) - элемент 14.(К-2) - выход 15.(К-2); вход 9.(К-1) - элемент 12.(К-1)-элемент 14.(К-1)-выход 15.(К5 1); вход 9.К - элемент 14.К - выход 15.К), линии запрета оптических сигналов промежуточной точки на изображении сигнала (вход 9.1 - элемент 10.2 - элемент 11.3 - элемент 12.3; вход 9.1 - элемент 10.2 - эле0 мент 10.3 - элемент 11.4 - элемент 12.4;... вход 9.1 - элемент 10.2 -элемент 10.3 - ... - элемент 10.(К-З) - элемент 11. (К-2) - элемент 12. (К - 2); вход 9.1 - элемент 10.2 - элемент 10.3 - ... - элемент 10. (К-2) - элемент

5 11.(К-1) - элемент 12.(К-1), а также линии зап рета оптических сигналов каих-либо точек на изображении, лежащих за пределами участка, ограниченного нулевой и координатной точками (вход 9.4 - элемент 12.4 0 элемент 13,4; вход 9.5 - элемент 12.5 - элемент 13.5;,.. вход 9,(К-1) - элемент 12.(К-1) - элемент 13.(К-1),

Применяемые в тест-маске 1 и блоке 2 селекции логические элементы И и ЗАПРЕТ

5 выполнены с входами и выходами в виде волоконных световодов.

Указанные две линейки 6.1-6.К, 15.1- 15.К конструктивно выполнены в виде планок из светонепроницаемого материала, на

0 которых жестко закреплены на прямой линии световоды с полированными фотоприемными или светоизлучающими торцами соответственно.

Квантующие фотоприемники 6.1-6.К и

5 оптические выходы 15.1-15.К расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ступени пространственного квантования, при этом ступень квантования линейки фотоприемников и линейки выходов

0 равны одной и той же величине, которую выбирают в несколько раз (например, в 3-5 раз) меньшей ширины линии луча осциллографа, исходя из необходимой разрешающей способности тест-маски (т.е. точности

5 измерений).

Тест-маска 1 и блок 2 селекции соответственно соединены между собой посредством оптического контакта выходов 8.1-8.К и входов 9.1-9.К. Блок 2 селекции оптически соединен с блоком 3 функционального преобразования с помощью оптического контакта соответствующих выходов 15.1-15.К и соответствующих входов блока 3 функционального преобразования соединен с преобразователем 4 посредством оптического контакта линейки выходов блока 3 и линейки точечных фотоприемников кодирующего преобразователя.

Устройство измерения коэффициента развертки осциллографа работает следующим образом.

Подают на вход осциллографа от генератора электрический периодический (сину- соидальный, импульсный) сигнал и получают на его экране устойчивое изображение сигнала.

Устанавливают фоточувствительной поверхностью вплотную к экрану тест-маску 1, располагая ее так, что линейка фотоприемников накрывает изображение сигнала на линии развертки или параллельно ей.

Плавно сдвигают органами управления осциллографа изображение сигнала вдоль линии развертки влево или вправо до тех пор, когда на экране индикатора 5 появится числовое значение коэффициента развертки в принятых единицах и записывают его как результат измерения действительного значения этого коэффициента.

Светящаяся линия изображения сигнала (т.е. видимый след на экране осциллографа) пересекает линейку фотоприемников 6 несколько (например, пятнадцать) раз. Поскольку ширина этого следа в несколько раз превышает ступень квантования линейки, то в каждом месте пересечения след накрывает группу из нескольких фотоприемников, например в одном из мест - группу из трех фотоприемников 6.2, 6.3 и 6.4. Поток фотонов с выхода этих фотоприемников поступает на прямые входы группы элементов 7.2, 7.3. и 7.4 соответственно и на инвертируемые входы соответствующих элементов младшей позиции (7.1, 7.2 и 7.3 соответственно). Однако выходной сигнал (поток фотонов) тест-маски возникает лишь на выходе одного элемента из группы, например элемента 7.4, поскольку два других (7.2 и 7.3) закрыты соответствующими сигналами, поступающими из световодов фотоприемников 6.3 и 6.4 соответственно. Таким образом выделяют поток фотонов, соответствующий одной крайней точке на линии пересечения видимого следа на экране осциллографа, чем обеспечивают повышение в несколько раз (в данном конкретном случае примерно в 3 раза) точность измерения. Подобные выходные сигналы тест-маски получают во всех 15 местах пересечения ее

линейки фотоприемников с линией изображения сигнала (15 сигналов).

Все эти выходные сигналы тест-маски подают на соответствующие входы 9 блока

2 селекции, в том числе один из сигналов - на вход 9.1. Совмещение сигнала с этим входом обеспечивают ручным перемещением изображения вдоль линии развертки. Однако на выходе блока 2 получают только два

0 сигнала (потоки фотонов): сигнал на выходе 15.1 (так как он прямо соединен с входом 9.1) и на одном из выходов 15.3-15.К,

Потоками фотонов в указанных двух световодах 15 воспроизводят отрезок линии

5 развертки, пропорциональный коэффициенту развертки и интервалу времени величиной в один период входного сигнала осциллографа, для чего в блоке 2 выделяют сигналы, соответствующие первой и

0 третьей точкам пересечения линейки фотоприемников 6 с линией изображения сигнала, например сигналы на выходах 15.1-15.5, а сигналы, соответствующие другим точкам пересечения, подавляют.

5 При этом блок 2 селекции работает следующим образом. Сигнал первой точки на входе 9.1 (соответствует началу периода) всегда по линии формирования оптического сигнала нулевой точки поступает на выход

0 15.1. Сигнал второй точки могут подавать на вход 9.2 (т.е. на инвертируемый вход элемента 10.2), однако на выход 15.2 сигнал никогда на поступает (выход 15.2, фиг.З показан условно). Если сигнал второй точки

5 подают на любой из входов 9.3-9.(К-1), то его подавляют в соответствующих элементах ЗАПРЕТ 12.3-12.(К-1), при этом запрещающий сигнал на инвертируемый вход этих элементов подают с входа 9.1 по соответст0 вующим линиям запрета сигналов промежуточной точки. Сигнал второй точки на вход 9.К никогда не подают, так как частоту (период повторения) входного сигнала осциллографа всегда выбирают так, что линейку

5 входов пересекает изображение одного и более периода колебаний.

Сигнал третьей точки (соответствует концу периода) могут подавать на любой из входов 9.3-9.К и формировать (с помощью

0 соответствующей линии формирования сигнала координатной точки) сигнал на соответствующем выходе 15.3-15.К. При этом в указанной линии элемент ЗАПРЕТ 12 открыт (на его инвертируемый вход сигнал из

5 световода 9.1 не поступает, так как перекрыт элементом ЗАПРЕТ 10 линии запрета сигнала промежуточной точки). В линии 9.К- 14.К-15.Кэлемент 12 отсутствует. Все сигналы, соответствующие точкам выше третьей, перекрываются посредством элемента ЗАПРЕТ 13 соответствующей линии запрета указанных сигналов.

Величина h выходного пространственного оптического сигнала блока 2 (поток фотонов на двух выходах 15) равна расстоянию между указанными выходами и является . функцией двух аргументов: величины периода Т входного сигнала осциллографа и ве- личины / коэффициента развертки осциллографа:

1 Р

Указанный синал Н подают на блок 3 функционального преобразования, где его преобразуют по гиперболе (соответствующей коммутацией обоих потоков фотонов) в сигнал величиной 2, равный числовому значению /8:

I, 12 i и i T р.

При этом в качестве блока 3 используют сменные блоки с коэффициентом преобразования, соответствующим конкретному значению периода Т входного сигнала осциллографа.

Сигнал 12 подают на вход кодирующего преобразователя 4, в котором путем коммутации потоков фотонов этого сигнала в соответствующих элементах ИЛИ преобразуют его в оптический единично-десятичный код.

Указанный код с выхода преобразователя 4 подают на вход цифрового индикатора 5, где преобразуют его в действительное числовое значение (в с/м) коэффициента развертки осциллографа путем коммутаций потоков фотонов в световодных схемах элементов индикации.

Формула изобретения

устройства, последовательно соединенные между собой входами оптические элементы ЗАПРЕТ, с прямым входом каждого из которых соединен выход соответствующего фотоприемника, за исключением последнего

0 фотоприемника, и группу оптических выходов, каждый из которых соединен с выходом соответствующего элемента ЗАПРЕТ, кроме последнего выхода, который соединен с последним фотоприемником.

5

0 прямым и инвертирующим входами первого элемента ЗАПРЕТ первой группы, предпоследний световодный вход соединен с одним из входов соответствующего элемента И первой группы и прямым входом соответст5 вующего элемента ЗАПРЕТ второй группы, и последний световодный вход соединен с одним из входов соответствующего элемента И второй группы, причем выход каждого элемента ЗАПРЕТ первой группы соединен

0 с другими входами элементов ЗАПРЕТ и И первых групп, кроме последнего элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с другим входом последнего элемента И первой группы, а выход каждого элемента И первой

5 группы соединен с инвертирующим входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ второй группы, выход каждого из которых соединен с инвертирующим входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ

0 третьей группы и одним из входов соответ- . ствующего элемента И второй группы, а другие входы этих элементов соответственно объединены между собой и соединены с выходом соответствующего элемента ЗА5 ПРЕТ третьей группы, кроме последнего элемента с выходом которого соединен другой вход последнего элемента И второй группы, и кроме первых элементов ЗАПРЕТ и И третьей и второй групп соответственно, объединенные другие входы которых соедийены с объединенными между собой свето- второй группы соединен со световодом со- водами первого входа и первого выхода бло- ответствующего выхода блока. ка, при этом выход каждого из элементов И