Стробоскопический измеритель вре-менных интервалов Советский патент 1976 года по МПК G04F10/04 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении повторяющихся наносекундных интервалов времени.

Известны стробоскопические осциллографы, применяемые для измерения повторяющихся временных интервалов. В них использована система формирования шага считывания посредством сравнивания двух пилообразных напряжений: «быстрого и «медленного.

Известен также стробоскопический осциллограф, имеющий стробоскопический смеситель, выход которого подключен к последовательно соединенным между собой усилителю и электронно-лучевой трубке, последовательно соединенные между собой синхронизатор, генератор «быстрого пилообразного напряжения, схему сравнения и формирователь строб-импульсов, причем выходы последнего соединены со стробоскопическим смесителем, усилителем и генератором ступенчатого («медленного) напряжения. Один выход генератора подключен к схеме сравнения, второй - к схеме подсвета, а третий - к усилителю мощности, при этом схемы подсвета и усилителя мощности подключены к электронно-лучевой трубке.

Из-за трудностей создания линейно изменяющегося пилообразного напряжения в таком осциллографе наблюдаются ошибки при

измерении временных интервалов. Кроме того, осциллограф имеет ограниченное быстродействие вследствие невысокой (порядка сотен килогерц) частоты повторения строб-импульсов.

Цель изобретения - увеличение точности и скорости измерения временных интервалов.

Это достигается тем, что в предлагаемый

осциллограф введены последовательно соединенные между собой фильтр нижних частот, схема выделения разностной частоты, преобразователь частоты в напряжение, управляемый напряжением генератор строб-импуль:ов,

выход которого подключен к входам стробоскопических смесителей, а другой выход - к второму входу схемы выделения разностной частоты, причем вход фильтра нижних частот соединен с выходом синхронизатора, а также

схема запрета, схема цифрового отсчета к перемножитель. Входы схемы запрета нодключены к выходам одного из усилителей препреобразованного сигнала и схемы выделения разностной частоты, а выходы ее соединены с одним из входов схемы цифрового отсчета, три других входа которой подключены к выходам управляемого напряжением генератора строб-имнульсов и усилителей преобразованных сигналов, а выход соединен с п-iремножителем.

На чертеже показана блок-схема осциллографа.

Входной исследуемый сигнал 1 подается на входы стробоскопического смесителя 2 и синхронизатора 3. Синхронизатор 3 работает аналогично синхронизаторам универсальных стробоскопических осциллографов. Поделенный по частоте входной сигнал поступает на вход фильтра 4 нижних частот, пропускающего лишь первую гармонику этого сигнала. Выходной синусоидальный сигнал фильтра 4 подается на вход схемы 5 выделения разностной частоты, представляющей собой смеситель и фильтр нижних частот, на второй вход которой поступает синусоидальный сигнал с одного из выходов управляемого напряжением генератора 6 строб-импульсов. Выходной снгнал схемы 5 разностной частоты поступает на преобразователь 7 частоты в напряжение и схему 8 запрета. В преобразователе 7 сигнал разностной частоты преобразуется в напряжение управления, подаваемое на вход управления генератора 6. Величина напряжения устанавливается такой, чтобы частота стробимпульсов стала равной

/стр fcur/ Z ,(1)

где /С1ГГ - частота входного сигнала;

т - коэффициент деления входного сигнала в синхронизаторе 3, Ff, - постоянная разность частот ftm-lm и /стр на выходе схемы 5.

При изменении частоты входного сигнала изменяются выходная частота схемы 5 выделения разностной частоты, напряжение управления и частота следования строб-импульсов таким образом, чтобы выполнялось условна (1). Из этого, учитывая изменение для синхронизаторов (например, туннельных) следует, что частота генератора строб-импульсов должна изменяться на октаву, только при такой .величине изменения частоты строб-имлульсов выполняется условие (1) для разных частот повторения входного сигнала.

В стробоскопическом смесителе 2, куда поступают входной сигнал и сформированные в генераторе строб-импульсов короткие стробимпульсы, происходит преобразование временного масштаба исследуемого сигнала. Процесс преобразования временного масштаба исследуемых сигналов аналогичен процессам, происходящим в классических стробоскопических осциллографах. Коэффициент трансформации временного масштаба при этом равен

Я /стр/ р.(2)

Преобразованный входной сигнал усиливается в усилителе 9 и поступает на входы схемы 8 запрета и схемы 10 цифрового отсчета. В схеме 8 запрета сравниваются периоды повторения преобразованного входного сигнала и разностной частоты fp. При их отличии включается табло «Синх. и запрещается поступление импульса запуска счета на схему 10

цифрового отсчета. Это означает, что синхро низатор 3 неправильно настроен.

При правильной настройке синхронизатора 3 периоды повторения исследуемого сигнала

(после преобразования временного масштаба) и разностной частоты равны между собой, табло включается, а импульс запуска поступает на схему 10 цифрового отсчета. В этой схеме устанавливаются уровни отсчета

сигнала и производится отсчет измеряемого интервала мeждy уровнями отсчета. Измеряемый временной интервал равен

изм - рстр из V.

где Гпз - длительность преобразованного измеряемого интервала.

В схеме цифрового отсчета измеряется период следования строб-импульсов /стр и длительность преобразованного измеряемого интервала Гцз. Так как разностная частота fp постоянная, она подбирается равной удобной величине (10,10 Гц и т. п.). В схеме цифрового отсчета можно измерять как временные параметры импульсов (фронт, длительность или период импульсов), так и временные интервалы между сигналами. Отсчитанные значения периода следования стро б-импульсов стр и длительности преобразованного измеряемого интервала Гиз поступают на вход перемножителя 11, на цифровом табло которого высвечивается результат измерения временного интервала.

При изменении временных интервалов между сигналами на входные клеммы 12 подается второй входной сигнал, который преобразуется в стробоскопическом смесителе 13, усиливается в усилителе 14 и подается на схему 10 цифрового отсчета для установления уровней отсчета и измерения временного интервала.

Формула изобретения

Стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий синхронизатор, два

стробосконическнх смесителя, вход одного из которых объединен с входом синхронизатора и два усилителя преобразованных сигналов, включенных на выходах смесителей, отличающийся тем, что, с целью увеличения

точности и скорости измерения временных интервалов, введены последовательно соединенные между собой фильтр нижних частот, схема выделения разностной частоты, преобразователь частоты в напряжение, управляемый

напряжением генератор строб-импульсов, выход которого подключен к входам стробоскопических смесителей, а другой выход - к второму входу схемы выделения разностной частоты, причем вход фильтра нижних частот

соединен с выходом синхронизатора, а также схема запрета, схема цифрового отсчета и перемножитель, при этом входы схемы запрета подключены к выходам одного из усилителей преобразованного сигнала и схемы выделения разностной частоты, а выходы ее соедииены с одним из входов схемы цифрового отсчета, три других входа которой иодключены к выходам управляемого напряжением генератора строб-импульсов и усилителей преобразованных сигналов, а выход соединен с перемножителем.