Цифровой измеритель параметров одиночных электрических импульсов Советский патент 1982 года по МПК G01R13/02 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных и временных параметров импульсов и их формы в широком диапазоне длительностей и частот повторения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой измеритель параметров одиночного электрического импульса, содержащий стробоскопический блок выборки мгновенных значений исследуемого сиг°нала, выходы которого соединены с входами расширителей импульсов по длительности, выходами подключенных к входу коммутатора, выход которого связан с входом блока цифровых индикаторов 11 .

Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей, так как оно не обеспечивает цифрового измерения амплитудных и временных параметров импульсов и их формы, характеризуется сложной конструкцией.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что цифровой измеритель параметров одиночных электрических импульсов, содержащий блок выборки мгновенных значений исследуемого сигнала, коммутатор и блок цифровых индикаторов, причем блок выборки включает генератор стробимпульсов, рециркулятор и линейный ключ, выход которого соединен со вторым входом генератора стробимпульсов, первый вход - с выходом генератора стробимпульсов, а второй вход - с выходом рециркулятора, вход которого подключен к шине исследуемого сигнала и первому входу генератора стробимпульсов, снабжен амплитудно-цифровым преобразователем, блоком запоминающих элементов, блоком микропроцессоров и микропроцессорным блоком управления, включающим генератор опросных импульсов, микропроцессор и формирователь стопимпуль20сов, вход которого связан с индикаторным выходом микропроцессора, а выход - с установочным входом генератора опросных импульсов, запускающий вход которого соединен с шиной сигнала опроса, а выход - с управляющими входами микропроцессора и блока микропроцессоров и вторым вxoдo l коммутатора, выход которого подключен ко входу блока запоминающих эле30ментов , а первый вход - к выходу амплитудно-цифрового преобразователя, вход которого связан с выходом линейного ключа и информационным входом микропроцессора, информационным выходом соединенного со вторым информационным входом блока микропроцессоров , выход которого подключен ко входу блока цифровых индикаторов, а первый информационный вход - к выходу блока запоминающих элементов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из блока 1 выборки мгновенных значений исследуемого сигнала, включающего генератор 2 стробимпульсов, рециркулятор 3 и . линейный ключ 4, амплитудно-цифрового преобразователя 5, коммутатора 6, блока 7 запоминающих элементов, блока 8 микропроцессоров, блока 9 цифровых индикаторов и микропроцессорного блока 10 управления, включающего генератор 11 опросных импульсов, микропроцессор 12 и формирователь 13 стопимпульсов.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый импульс подается на вход рециркулятора 3 и первый вход генератора 2 стробимпульсов. На выходе ключа 4 формируется пачка импульсов, число .которых определяется . из отношения.

WO

МО

П:

Эл-Ч

где Vy -. длительность исследуемого

импульса по нулевому уровню период следования стробирующих импульсов;

Tj. - задержка исследуемого импульса в рециркуляторе 3 за время Tj .

ДТэ Тэ, - .

Амплитуда импульсов на выходе ключа 4 равна мгновенному значению напряжения исследуемого импульса в точке стробирования, а длительность длительности стробирующих импульсов генератора 2.

Число сделанных выборок мгновенных значений напряжений регистрируется микропроцессором 12 блока 10 управления. На информационном выходе микропроцессора 12 формируется числовой код, значение которого соответствует длительности исследуемого импульса по нулевому уровню

С (п-1). iT.

Амплитуды импульсов, формируемых на выходе ключа 4 преобразуются с помощью амплитудно-цифрового преобразователя 5 в цифровые коды, которые через коммутатор 6 подаются в блок 7 запоминающих элементов и запи сываются в его ячейки памяти. Инфор.мация о мгновенных значениях напряжений выборок в блоке 7 запоминающих элементов сохраняется до поступления опросных импульсов.

По сигналу Опрос запускается , генератор 11 опросных импульсов. Импульсы с выхода генератора 11 опросных импульсов с периодом поступают на управляющий вход микропроцессора 12 и последовательно

уменьшают записанное в нем чИсло h

до нуля.

Когда код на индикаторном выходе микропроцессора 12 становится равным нулю, формирователь 13 стопимпульсов , подключенный к этому выхо5 ду вырабатывает сигнал, с помощью которого генератор 11 опросных импульсов устанавливается в исходное состояние.

Опросные импульсы с выхода генератора 11 поступают на управляющий вход (вход разрешения приема информации) блока 8.микропроцессоров и на второй вход коммутатора б.

Под действием опросных импульсов

5 коды мгновенных значений напряжений с выхода блока 7 запоминающих элементов подаются на первый информационный вход блока 8 микропроцессоров в той последовательности, в которой

Q они записывались с выхода амплитуднр-цифрового преобразователя 5 в блок 7 запоминающих элементов.

Блок 8 микропроцессоров вычисляет амплитудные и временные параметры исследуемых импульсов Тф , , i: , Cn,U,uU где ф- длительность фронта; ITyg - длительность вершины; TC. - длительность среза; - длительность импульса по половинному уровню амплитуды; и - амплитуда; л.и,,- спад

0 амплитуды к концу вершины импульса.

По совокупности отношений этих параметров блок 8 вычисляет форму импульсов. Для этого в блоке 8 микропроцессоров определяется знак производной (приращений) последовательности поступающих кодов. Положительному значению производной соответствует фронт сигнала, отрицательному срез, а нулевому (или близкому к нуQ лю) - вершина (амплитуда и спад амплитуды) .

При положительном значении производной опросные импульсы, поступающие на блок 8 микропроцессоров, подсчитываются в нем узлом вычисления длительности фронта, при значении производной, близком к нулю (нулевом значении) опросные импульсы подсчитываются узлом вычисления длительности вершины импульса, а при отрицательном - узлом вычисления длительности среза.

Алгоритм вычисления времен-ных параметров t ф , ,fe, аналогичен вычислению (Уц , т.е. fC (п;|-1).лТэ ,где 5 п - число опросных ийЬульсов, подсчитанное соответствующим узлом вычисления. Длительность исследуемых импульсов по половинному уровню сигнала вычисляется в блоке 8 микропроцессоров путем определения отношения т Числовой код Тио определяется в мик ропроцессоре 12 блока 10 управления и поступает на второй информационны вход блока 8 микропроцессоров. За амплитудное значение исследуе мых импульсов v принимается код мгновенного значения напряжения, по ступающий с блока 7 запоминающих эл ментов в блок 8 микропроцессоров, с ответствующих начальному нулевому з чению производной последовательност поступающих кодов (после положитель jioro значения) . Значение этого кода (кода Vff,) записывается в регистрпа мяти узла вычисления амплитуды блока 8 микропроцессоров. Параметр uv определяется узлом вычисления спада амплитуды, в котором реализуется соотношение ) где Vy - мгновенное значение кода, поступающего с блока 7 за поминающих элементов после кода п, - число опросных импульсов, определяющих длительность вершины импульсов. Форма исследуемых импульсов оценивается узлом вычислевия формы путем определения отношений . на основе которых рассчитывается коэффициент формы импульса .. Значения вычисленных параметров исследуемых импульсов отображаются блоком 9 цифровых индикаторов. Устройство обеспечивает длительное хранение информации о параметрах одиночных импульсов и цифровое автоматическое измерение всех основных параметров импульсов. Устройство может быть применено для исследования как импульсов наносекундного диапазона (при стробскопическом блоке выборки), так и для исследования импульсов большой длительности (миллисекундного диапазонапри обычном блоке выборки, реализуемом без элементов рециркуляции). Формула изобретения Цифровой измеритель параметров одиночных электрических импульсов, содержащий блок выборки мгновенных значений исследуемого сигнала, коммутатор и блок цифровых индикаторов, причем блок выборки включает тенератор стробимпульсов, рециркулятор и линейный ключ, выход которого соединен со вторым входом генератора стробимпульсов, первый вход - с выходом генератора стробимпульсов, а второй вход - с выходом рециркулятора, вход которого подключен к шине исследуемого сигнала и первому входу генератора стробимпульсов, о т JT ичающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен амплитудно-цифровым преобразователем, блоком запоминающих элементов, блоком микропроцессоров и микропроцессорным блоком управления, включающим генератор опросных импульсов, микропроцессор и формирователь стопимпульсов, вход которого связан с индикаторным выходом микропроцессора, а выход - с установочным входом генератора опросных импульсов, запускающий вход которого соединен с шиной сигнала опроса, а выход - с управляющими входами микропроцессора и блока микропроцессоров и вторым входом коммутатора, выход которого подключен ко входу блока запоминающих элементов, а первый вход - к выходу амплитудно-цифрового преобразователя, вход которого связан с выходом линейного ключа и информационным входом микропроцессора, информационным выходом соединенного со вторым информационным входом блока микропроцессоров, выход которого подключен ко входу блока цифровых индикаторов, а первый, информационный вход - к выходу блока запоминающих элементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Найденов А.И. Трансформация спектра наносекундных импульсов. М., Советское радио , 1973, с. 134 (прототип).