Осциллограф Советский патент 1992 года по МПК G01R13/20 

vl

со со со

Изобретение относится к радиоиз- мерительном технике и может быть ис- пользовано в осциллографии.

Известен осциллограф, который характеризуется большой трудоемкостью совмещения яркостной метки с осциллограммой, а также малой точностью совмещения метки с осциллограммой, что обусловлено взаимной маскировкой метки и линии осциллограммы при их сближении на расстояние меньшее, чем то, при которых происходит касание метки и линии осциллограммы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является осциллограф, содержащий первый и второй ком- мутаторы, электронно-лучевую трубку, блок развертки, блок синхронизации, первый и второй стробоскопические преобразователи, линию задержки, вольтметр и блок отклонения, вход которого соединен с шиной измеряемо-, го сигнала, а выход блока отклонения соединен .с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход которого соединен с входом вольтметра и третьим входом первого коммутатора, выход первого коммутатора соединен с вторым входом электронно-лучевой трубки, причем вторые входы первого и второго коммутаторов соединены с вторым выходом блока развертки, шина синхронизации соединена- с входом блока синхронизации, выход которого соединен с входом блока раз- вертки и линии задержки, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, первый выход блока развертки соединен с первым входом второго коммутатора,и вторым ахо- дом второго стробоскопического преобразователя, выход второго стробо- . скопического преобразователя соединен с третьим входом второго коммутатора, выход которого соединен с первым входом электронно-лучевой трубки. При работе осциллографа на его экране воспроизводится осциллограмма исследуемого сигнала и яркост- ная метка на линии осциллограммы. Величина сигнала в точке, обозначенной на осциллограмме яркостной меткой, определяется с помощью вольтметра. Однако при измерениях наибольшего значения (амплитуды) импульса с неравномерной вершиной производи-

S

0

мые оператором операции поиска наибольшего значения импульса содержат большую погрешность и трудоемки. Погрешность определения наибольшего значения импульса обусловлена4погрешностью визуального выбора наивысшей точки на осциллограмме} непараллельностью линий развертки и горизонтальных рисок.

Трудоемкость определения наибольшего значения импульса обусловлена сложностью визуального поиска наивысшей точки на осциллограмме, малым контрастом рисок на темном экране, что затрудняет выполнение визуальных операций.

Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в осциллограф, содержащий блок отклонения, первый и второй коммутаторы, электронно-лучевую трубку,

5 блок развертки, линию задержки, первый и второй стробоскопические преобразователи, вольтмер -и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока

синхронизации соединен с входами

линии задержки и блок развертки, первый выход которого соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, а второй выход

3 блока развертки соединен с вторыми входами первого и второго коммутаторов, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с вторым и первым входами электронно-лучевой трубки, вход блока отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход блока отклонения соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразоваQ телей, а выход первого стробоскопического преобразователя соединен с входом вольтметра и третьим входом первого коммутатора, введены первый и второй генераторы, третий коммутатор и сумматор, первый вход которого соединен с выходом второго стробоскопического преобразователя, выход сумматора соединен с третьим входом второго коммутатора, причем

(

3

5

э

выходы первого и второго генераторов соединены с соответственно первым и вторым входами третьего коммутатора , выход которого соединен с вторым входом сумматора.

На фиг.1 изображена блок-схема осциллографа; на фиг.2 - изображение на экране осциллографа.

Осциллограф содержит блок 1 отклонения, первый 2, второй 3 и третий 14 коммутаторы, электронно-лучевую трубу Ц, блок 5 развертки блок 6 синхронизации шину 7 синхронизации, шину 8 измеряемого сигнала, первый 9 и второй 10 стробоскопические преобразователи, линию 11 задержки, вольтметр 12, сумматор 13, первый 15 и второй 16 генераторы, осциллограмму 17 импульса, горизонтальные риски 18 и 23, яркостные метки 19 и 20 и линии 21 и 22 развертки

Осциллограф работает следующим образом.

С шины 8 измеряемого сигнала на вход блока 1 отклонения с периодом следования 0,1-10 млс поступают измеряемые импульсы длительностью менее трети их периода следования. Блок 1 отклонения задерживает и усиливает поступающие на его вход импульсы. С выхода блока 1 отклонения импульсы поступают на первый вход первого коммутатора 2 и второй вход первого стробоскопического преобразователя 9. С выхода первого стробоскопического преобразователя 9 сигнал поступает на вход вольтметра 12 и третий вход первого коммутатора 2. С выхода первого коммутатора 2 сигнал поступает на второй вход электронно-лучевой трубки 4. С шины 7 синхронизации на вход блока 6 синхронизации поступают либо импульсы синхронизации, либо измеряемые импульсы. Блок 6 синхронизации формирует импульсы и подает их на вход линии 11 задержки и вход блока 5 развертки.. С выхода линии 11 задержки задержанные импульсы поступают на первые входы первого 9 и второго 10 стробоскопических преобразователей. i

После каждого импульса, поступившего на первый вход первого 9 и второго 10 стробоскопических преобразователей, на их выходах удерживается сигнал, который был на вторых входах в момент прихода импульса на первые входы. После поступления на вход бло39304

ка 5 развертки импульса на первом выходе формируется пилообразное напряжение развертки, а на втором вы- . ходе формируется прямоугольный импульс, причем моменты начала пилообразного и прямоугольного импульсов совпадают, также совпадают моменты окончания пилообразного и пря- Ю моугольного импульсов. Пилообразные импульсы с первого выхода блока 5 развертки поступают на первый вход второго коммутатора 3 и второй вход второго стробоскопического преобра- 15 зователя 10. Прямоугольный импульс с второго выхода блока 5 развертки поступает на вторые входы первого 2 и второго 3 коммутаторов. При подаче импульсов на вторые входы первого 2 20 и второго 3 коммутаторов их выходы соединяются с первыми входами j при отсутствии импульса на вторых входах первого 2 и второго 3 коммутаторов их выходы соединяются с тре- 25 тьими входами. Сигнал с выхода второго стробоскопического преобразователя 10 поступает на первый вход сумматора 13, на второй вход которого поступает сигнал с выхода треть- JQ его коммутатора 14.

Сигнал с выхода сумматора 13, равный сумме сигналов, поступивших на его первый и второй входы, поступает на третий вход второго коммутатора 3. Сигналы с выходов первого 5 15 и второго 16 генераторов поступают на первый и второй входы третьего коммутатора 14 соответственно. Первый генератор 15 генерирует синусоидальный сигнал с частотой 100 кГц. Второй генератор 16 генерирует с частотой следования 4 Гц (период следования 250 млс) серии (пачки) импульсов, причем в каждой серии по семь импульсов длительностью по 10 млс, следующих с периодом следования 20 млс. При подаче импульса на второй вход третьего коммутатора 14 его выход подключается к первому входу, при отсутствии импульса на втором входе третьего коммутатора 14 его выход отключен от первого входа.. Сигнал с выхода второго коммутатора 3 поступает на первый вход электроннолучевой трубки 4. При поступлении сиг- налов с шины 8 измеряемого сигнала и шины 7 синхронизации импульс с выхода блока в синхронизации запускает блок 5 развертки, который вы40

4S

50

15

20

абатывает на первом выходе пилооб- азный импульс, поступающий через торой коммутатор 3 на первый вход лектронно-лучевой трубки 4. Усиенный измеряемый сигнал с выхода лока Т отклонения через первый комутатор 2 поступает на второй вход лектронно-лучевой трубки. В реультате на экране электронно-лучевой трубки образуется осциллограма 17 импульса. В один из моментов времени формирования осциллограмы 17 и импульса с выхода линии 11 задержки поступает импульс, что вызывает удержание на выходах первого 9 и второго 10 стробоскопических преобразователей сигналов, которые имеются на втором и первом входах электронно-лучевой трубки U соответственно в момент наличия импульса на выходе линии 11 задержки. После окончания формирования осциллограм- мы 17 импульса и до начала формирования следующей осциллограммы 17 импульса сигналы с выходов первого стробоскопического преобразователя 9 и сумматора 13 поступают на соответственно второй и первый входы электронно-лучевой k трубки, при этом в периоды отсутствия импульсов на выходе второго генератора 16 на первый вход электронно-лучевой трубки 1 поступает сигнал с выхода второго стробоскопического преобразователя 10, что обеспечивает формирование яркостной метки 19 находящейся в том месте осциллограммы 17 импульса, которое формируется на экране осциллографа в момент появления импульса на выходе линии 11 задержки. В периоды наличия импульса на выходе второго генератора 16 на первый вход электронно-лучевой трубки k поступает сумма сигналов с выхода первого стробоскопического преобразователя 10 и первого генератора 15 что обеспечивает формирование на экране линии 21 развертки, пересекающей яркостную метку 19.

В течение формирования вторым генератором 16 серии импульсов яркост- ная метка 19 и линия 21 развертки фор мируются поочередно с частотой чередования 50 Гц, что исключает мелькание яркостной метки 19 и линии 21 развертки в течение времени формирования вторым генератором 16 серии импульсов. Линия 21 развертки мигает с

5

10 25

до

30

35

40

SS

5

0

частотой k Гц. При изменении задержки линии 11 задержки яркостная метка 19 перемещается по осциллограмме 17, причем при расположении яркостной метки 19 в любом месте осциллограммы 17 линия 21 развертки пересекает яркостную метку 19.

На фиг. 2 яркостная 20 метка и линия 22 развертки иллюстрируют одно из положений яркостной метки 19 и линии 21 развертки после изменения задержки линии 11 задержки. Яркостная метка 19 и линия 21 развертки имеют место при одном значении задержки линии 11 задержки, а яркостная метка 20 с линией 22 развертки формируются при другом значении задержки линии 11 задержки. В связи с этим на экране присутствует либо яр- костная метка 19 и линия 21 развертки, либо яркостная метка 20 с линией 22 развертки, либо яркостная метка с линией развертки расположены на иной 5 (не указанной) точке осциллограммы 17.i

.Линия 22 развертки формируется в интервале времени, когда сигнал на втором входе вертикального отклонения электронно-лучевой трубки остается неизменным, в связи с чем линия 22 развертки пересекается с осциллограммой 17 в точках, отображающих те элементы измеряемого импульса, которые имеют одинаковое, напряжение. Если элементы осциллограммы 17 расположены по обе стороны линии 22 развертки, то линия 22 развертки пересекается с осциллограммой 17 в двух (либо более) точках, причем в данном случае измеряемый импульс в моменты времени, соответствующие точкам пересечения линии 22 развертки с осциллограммой 17 не принимает наибольшего значения. Если ни одна часть осциллограммы 17 не выходит на другую сторону линии 21 развертки, это означает, что центральная (осевая) линия линии 21 развертки является касательной к центральной (осе- вой) линии осциллограммы 17 причем касание происходит в центре яркост- ной метки 19, которая расположена в точке осциллограммы 17 соответствующей наибольшему (пиковому) значению измеряемого импульса. Величина сигнала на входе блока 1 отклонения в момент, предшествующий моменту появления импульса на выходе линии 11 задержки на время задержки блоком 1

0

5

0

S

отклонения, равна напряжению, измеренному вольтметром 12, деленному на коэффициент усиления блока 1 отклонения. Для измерения наибольшего (пикового) напряжения импульса необходимо изменением задержки линии 11 задержки установить яркостную метку 19 на вершине осциллограммы 17 импульса так, чтобы осциллограмма импульса не выходила на другую сторону линии 21 развертки, определить показания вольтметра 12 и поделить их на коэффициент усиления блока 1 отклонения.

Повышение томности измерений обусловлено следующими факторами.

Ось линии 22 развертки (штриховая линия на Лиг.2) пересекает осциллограмму 17 импульса в тех точках, в которых соответствующий входной сигнал имеет одинаковую величину. Гори- зонтальная риска 18 не совпадает, а пересекается с линией 22 развертки вследствие имеющейся у электронно-лучевой трубки дисторсии (геометрических искажений воспроизводимости изображения). При использовании известного осциллографа при измерении наибольшего (пикового) значения сигнала оператор, ориентируясь по нанесенным на экран горизонтальным рискам, находит наивысшую точку на осциллограмме и устанавливает1 в данную точку яркостную метку. Вследствие дисторсии наивысшая точка на осциллограмме не отображает наибольший измеряемый сигнал. В результате присутствует погрешность, обусловленная дисторсией, так как оператор при измерениях устанавливает яркостную метку 20 в наивысшую точку осциллограммы 17 импульсов, не соответствующую максимуму сигнала. Размещение линии 21 развертки, что элементы осцилллограммы 17 импульса не выходят на другую сторону линии 21 развертки, означает, что яркостная метка 19 расположена в точке наибольшего значения сигнала, а это обеспечивает исключение погрешности, обусловленной дисторсией электронно-лучевой А трубки при использовании предлагаемого устройства.

Визуальный выбор участка вершины осциллограммы импульса в известном осциллографе содержит погрешности, обусловленные погрешностью визуальной оценки расстояний между точками

39304 10

на вершине осциллограммы 17 импульса и горизонтальной риской 23, которая в общем случае не пересекает вершину , осциллограммы 17 импульса дополни- тельной погрешностью визуальной оценки расстояний между точками на вершине осциллограммы 17 импульса и горизонтальной риской 23, обусловленной Ю малыми контрастностью на фоне экрана и шириной горизонтальной риски 23J погрешностью производимого оператором визуального сравнения расстояний между различными точками вершины ос- 15 циллограммы 17 импульса и горизонтальной риской 23, выполняемого при поиске наивысшей точки на осциллограмме 17 импульсаJ ограниченной точностью запоминания оператором визуально 20 найденной на экране наивысшей точки на осциллограмме 17 импульса (до установки в данную точку яркостной метки 19) вследствие ограниченных визуальных возможностей оператора и 25 отсутствия на экране меток, позволяющих запоминать местонахождение найденных на экране точек.

Поиск наивысшей точки на осциллограмме при использовании преллагае- 30 мого осциллографа не связан с использованием горизонтальных рисок, что исключает погрешности, свойственные известному осциллографу.

Снижение трудоемкости при измерениях предлагаемым осциллографом обусловлено исключением операции визуального поиска на осциллограмме импульса наивысшей точки, в процессе которого используется гори- «, зонтальная риска, имеющая малый контраст на фоне экрана и малую ширину.

Формула изобретения

,. Осциллограф, содержащий блок отклонения, первый и второй коммутаторы, электронно-лучевую трубку,блок развертки, линию задержки, первый и второй стробоскопические преобра2Q зователи, вольтметр и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной, синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с входами линии задержки и блока развертки, пер5 вый выход которого соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, а второй выход блока развертки соединен с вторыми

35

11

входами первого и второго коммутаторов, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с вторым и,первым входами электронно-лучевой трубки, вход блока отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход блока отклонения соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом пер вого стробоскопического преобразователя, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, а выход первого стробоскопического преобразователя соединен с входом вольтметра и третьим входом первого

173930 112

коммутатора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точ-, ности и снижения трудоемкости изме- рений, введены первый и второй генераторы, третий коммутатор и сумматор, первый вход которого соедине с выходом второго стробоскопического преобразователя, выход сумматора сое Ю динен с третьим входом второго коммутатора, причем выходы первого и второго генераторов соединены с соответственно первым и вторым входами третьего коммутатора, выход кото- j5 РОГО соединен с вторым входом сумматора.

Изобретение относится к радио- измерительной технике. Осциллограф содержит блок 1 отклонения, первый 2 и второй 3 коммутаторы, электроннолучевую трубку 4, блок 5 развертки, линию 11 задержки, первый 9 и второй 10 стробоскопические преобразователи, вольтметр 12 и блок 6 синхронизации. Снижение трудоемкости при измерениях обусловлено исключением операции визуального поиска на осциллограмме импульса наивысшей точки, в процессе которого используется горизонтальная риска,имеющая маль й контраст на ионе экрана и малую ширину. 2 ил.

Фиг. 2