Цифровой измеритель фронта и длительности импульсов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении параметров импульсов, формируемых с помощью рысоковольтных импульсных генераторов, построенных на основеискусственных формирующих линий, где существует линейная зависимость между напряжением на накопительных элементах генератора и. амплитудой формируемого импульса напряжения.

Известно устройстводля автоматизированного измерения параметров импульсов за счет того, что линия задержки обеспечивает задержку измеряемого импульса на время, в течение которого с помощью запоминающего элемента создаются опорные напряжения, с уровнями 0,1 и 0,9 от амплитудного значения, поступающие на входы дифференциальных усилителей. Выходы дифференциальных усилителей подключены к блоку совпадений, формирующему два импульса, соответствующих длительности переднего и заднего фронтов {1.

Недостатком итого устройства является невозможность измерения параметров однократных импульсов, формируемых с помощью высоковольтных генераторов.

Известно устройство, содержащее (Осциллограф с запоминающей электроннолучевой трубкой, элемент аналоговой памяти, делитель напряжения, блок коммутации, блок управления, которое позволяет автоматически измерять длительности однократного импульса

10 с инфранизкой частотой следования на любом уровне путем запоминания формы импульса на экране осциллографа, а амплитуды импульса - на элементе аналоговой памяти. При пересечении

15 считывающим лучом потенциального рельефа, соответствующего записанному импульсу, на заданном уровне формируется временной интервал, равный длительности импульса и регист20рируемый измерительным приборе 2.

Недостатком этого устройства является сложность процесса измерения при измерении длительности импульса на разных уровнях.

25

Наиболее близок по технической сущности к изобретению цифровой измеритель длительности фронта импульса, который содержит два цифровых задатчика, с помощью которых уста30навливается интервал напряжений, в

котором измеряется фронт импульса, регулируемый источник опорного напряжения, блок формирования опорных напряжений, два блока сравнения, формирователь временного интервала, генератор импульсов, цифровой индикатор- 3 .

Однако данное устройство не позволяет производить точную установку заданного интервала напряжений без автоматического слежения за изменением амплитуды измеряемого импульса Поэтому невозможно точное измерение временных параметров однократных импульсов напряжения при изменении их амплитуды. Кроме того, устройство позволяет измерять только длительность фронта импульсов.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет возм.ожности измерения длительности импульсов путем автоматизации процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем что в цифровой изме лтель фронта и длительности импульсов, содержащий первый ,и второй блоки сравнения, первые входы которых подключены к первому входу устройства, а вторые входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования опорных напряжений, формирователь временных интервалов, первый и второй входы которого соединены соот-. ветственно с выходами первого и второго блоков сравнения, а первый выход подключен к входу первого счетчика импульса, выход которого соединен с входом первого цифрового, индикатора, генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом формирователя временных интервалов, введены преобразователь амплитуды импульса, блок управления, третий блок сравнения, блок аналогового преобразования, двухпороговый дис.криминатор, элемент индикацииf второй цифровой индикатор и второй счетчик, импульсов, причем первые входы блока управления и блока аналогового преобразования объединены и подключены к второму входу устройства, первый вход третьего блока сравнения подключен к первому входу устройства и к первому входу преобразователя амплитуды импульсов, выход которого соединен с первым входом двухпорогового дискриминатора, первый и второй выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока аналогового преобразования и преобразователя амплитуды импульсов, выход блока аналогового преобразования подключен к входу блока формирования опорных напряжений и второму входу двухпорогового дискриминатора, выход которого соединен с входом элемента индикации, третий выход блока управления является выходом устройства, второй вход третьего блока сравнения соединен с третьим выходом блока формирования опорных напряжений, а выход подключен к четвертому входу формирователя временных интервалов, второй выход которого соединен с входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к входу второго цифрового индикатора.

Введение в устройство блока аналогового преобразования позволяет производить автоматическую установку необходимых уровней срабатывания блоков сравнения при различных амплитудах однократных импульсов, а введение преобразователя амплитуды, двухпорогового дискриминатора и элемента индикации позволяет произвести необходимую коррекцию коэффициента преобразования напряжения на выходе блока аналогового преобразования с целью установления равенства между значением этого напряжения и амплитудой измеряемого импульса.

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового.измерителя фронта и длительности импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Цифровой измеритель фронта и длительности содержит блок 1 управления блок 2 аналогового преобразования, блок 3 формирования опорных напряжений, преобразователь 4. амплитуды импульса, блоки 5-7 сравнения, двухпороговый дискриминатор 8, счетчики 9 и 10 импульсов, формирователь 11 временных интервалов, элемент 12 индикации, генератор 13 импульсов, цифровые индикаторы 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

На второй вход цифрового измерителя поступает напряжение й-)(фиг.2а) медленно изменяющееся во времени, с генератора однократных импульсов (не показан),временные параметры которых подлежат измерению. К этому входу подключены первый вход блока 2 аналогового преобразования и вход блока 1 управления . Напряжение и линейно связано с амплитудой формируемых генератором однократных импульсов. Такая линейная зависимость имеет место в высоковольтных генераторах по схеме Аркадьева-Маркса ил с использованием искусственных формирующих линий и в некоторых других схемах. При достижении напряжением и, значений, определяемых блоком 1 управления, последний формирует сигналы управления , fUynp (фиг. 2в,г,д). Блок 2 аналогового преобразования осуществляет преобразование напряжения и в напряжрHHeU,j (фиг. 26), с помощью которого блок 3 формирования опорных напряжений вьодает напряжения на блоки 5-7 сравнения, соответствующие 0,1; О ,5; 0,9 от значения ожидаемой амплитуды и измеряемого импульса U(t). При появлении сигнала управления иупрч на втором входе блока 2 аналогового преобразования происходит запоминание преобразованного значения напряжения U элементом аналоговой памяти, находящимся в этом же блоке. Через время t. 5 мкс, необходимое для срабатывания электронного ключа элемента памяти (на фиг. 1 не показан) после появления сигнала управления возникает сигнал управления Оч прэСфиг. 2-й) на третьем выходе блока управления 1, связанного с выходом измерителя. Исследуемый импульс U(t)(фиг. 2е) появляется на первом входе устройства, к которому подключены преобразо ватель 4 амплитуды и блоки 5-7 сравнения, только при появлении на выходе устройства сигнала управления Напряжение U на выходе бло;ка 2 аналогового преобразования сохраняется в течение длительности управляющего сигнала U-.,npi(20 с) с целью осуществления Необходимой коррекции коэффициента преобразования напряжения U, . Коррекция осуществляется после определения амплитуды первого исследуемого импульса U(t) .преобразователя 4 амплитуд импульса который осуществляет двухступенчатое преобразование аг4плитуды импульса и в напряжение постоянного тока Uj. Первая ступень с малой постоянной времени осуществляет запоминание амплитудного значения Uf импульса на время t-.2 мс (фиг. 2ж), вторая ступень осуществляет долговременное запоминание (tA20 с) амплитудного значения подачей управляю1цего йигнала и-.прана второй вход преобразователя 4 амплитуды (фиг.2з с блока 1 упраЕ ления. Подстроечным элементом блока 2 аналогового преобразования обеспечивается регулирование в определенных пределах коэффициента преобразований напряжения Щ в напряжение Напряжение и с выхода преобразователя 4 амплитуды и UQ подаются на входы двухпорогового дискриминатора 8, выдающего сигнал управления элементом 12 индикации только в случае, если , где лОо допустимое в пределах заданной точности измерения отклонение между U2 и Uj.

Таким образом, при равенстве и,иэ-сигнализирует элемент 12 индикации, что свидетельствует о необходимом соответствии между напряжениями и., к Urn. Поэтому ълножество

всех других значений напряжений и уже с определенной точностью соответствуют ожидаемым амплитудным значениям однократньЬ: импульсов благодаря вЕдиеупомянутой линейной зависимости между этими двумя напряжениями.

Следовательно, обеспечивается ав-, тематическая установка необходимых напряжений срабатываний блоков сравнения, на первые входь) которых поступают измеряемые импульсы.

В момент достижения измеряемь1м импульсом значений, соответствующих 0,1; О,5; О,9 от амплитудного з на5 чения, блоки 5-7 сравнения выдают импульсы с крутыми передними фронтами , поступающие на формирователь 11 временных интервалов. Началом отсчета является фронт импульса, обраQ зованный блоком сравнения, срабатывающим при достижении-измеряемым импульсом значения, соответствующего 0,1 о-т амплитудного значения. Интервал времени между 31тим фронтом , и фронтом импульса, образованного блоком сравнения, срабатывающим на уровне 0,9 от амплитудного значения, заполняется импульсами, прступающими cf генератора 13 импульсов, количество которлх, подсчитанное

0 счетчиком 9 импульсов, пропорционально длительности фронта измеряемого импульса. Интервал времени между отсчетным фронтом и фронтом импульса, образованного блоком сравнения, 5 срабатывающим на уровне 0,5 амплитудного значения на спаде измеряемого импульса, также запо;;няется импульсами, поступающими с генератора 13 , импульсов, количество которых, подсчитанное счетчиком 10 импульсов, пропорционально длительности измеряемого импульса.

Использование блока 2 аналогового преобразования, преобразователя 4 5 амплитуды импульса, двухпорогового дискриминатора 8, элемента 12 индикации, позволяет осуществить автоматизацию процесса измерения временных параметров однократных импульсов, -л следующих с инфранизкой частотой, что приводит к сокращению времени и повышению точности измерения. В результате этого отпадает необходимость в применении запоминающих электронных осциллографов для измерений временных параметров однократных импульсов. Цифровая информация о параметрах импульсов может быть выведена для обработки во внешние устройства.

60 Устройство позволяет также выдавать информацию об амплитуде импульса благодаря наличию блока преобразования амплитуды, если подключить к последнему вольтметр постоянного 65 тока. Формула изобретения Цифровой измеритель фронта и длительности импульсов, содержащий первый и второй блоки сравнения, первые входы которых подключены к первому входу устройства, а вторые входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования опорных напряжений формирователь временных интервалов, первый и второ входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков сравнения,а первый выход подключен к вхо-ду первого счетчика импульса, йыход которого соединен с вхо дом первого цифрового индикатора,ген ратор импульсов, выход которого сс5единен с третьим входом формирователя временных интервалов, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности измерения длительности импульсов путем автоматизации процесса измерения, в него введены преобразователь амплитуды импульса, блок управления, третий блок сравнения, блок аналогового преобразования, двухпороговый дискриминатор элемент индикации, второй цифровой индикатор и второй счетчик импульсов, причем первые входы блока управления и блока аналогового преобразования объединены и подключены к второму входу устройства, первый вход третьего блока сравнения подключен к первому входу устройства и к первому входу преобразователя амплитуды импульсов, выход которого .соединен с первым входом двухпорогового дискриминатора, первУй и второй выходы блока управления подключены к вторым входам соответственно блока аналогового преобразования амплитуды импульсов, выход блока аналогового преобразования подключен к входу блока формирования опорных напряжений и второму входу двухпорогового дискриминатора, выход которого еоединен с входом элемента индикации, третий выход блока управления является выходом устройства, второй вход третьего блока сравнения соединен с третьим выходом блока формирования опорных напряжений, а выход подключен к четвертому входу формирователя временных интервалов, второй выход которого соединен с входом второго счетчика импульсов и ВЫХОД которого подключен к входу второго цифрового индикатору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 653582, кл. G 04 F 10/04, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР № 666883, кл. G 04 F 10/04, 1979. 3.Авторское свидетельство СССР -№ 647771, кл. G 04 F 10/04, 1978.

/А

./