Способ измерения длительности и определения формы электрических импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) (11) 2 151) 4 Н 31 5 ОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЭОБ ЗСЕСЮОЗ)1-Г 1 Р ф г Е ИЗОБРЕТЕНИВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСА Н АВТОРСИО еме е ругаичесрафиемених на реобчес орму коо 1 с-й 1:41/ о(56) Л, Арр 1 ьед РЬузсз 2 ейТегз, чо 1. 28, В 1, 1976.Блодин Ю.К и др. Портативные осциллографы, М.: Сов. радио, 1978. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬ" НОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ ЭЛЕКТРИЧЕС". КИХ ИМПУЛЬСОВ, включающий подачу его йа отклоняющую систему электроннолучевого прибора и определение формы импульса по изображению на люминесцентном экране, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения мгновенных значений амплитуды электрических, в том числе одиночных импульсов с пикосекундным временным разрешением, создают одиночный световой импульс лазерным источником, синхронизируют с ним электрический импульс, преобразуют его в последовательность световых импульсов, разделенных во времени и пространстве,которые направляют с постоянной ной задержкой й 1 и разнесенны одинаковое расстояние друг от точки фотокатода электронно-оп кого преобразователя фотохроно ческой камеры пикосекундного в ного разрешения, воспроизводят экране электронно-оптического разователя, а амплитуду электр го импульса 0(с) определяют по лео где 2 - рдината переднего фронтарепродукции световогоимпульса (первой считаетсярепродукция, для которой2, . 0);1 - длина отклоняющих пластин;Й - расстояние между ними;Ь - расстояние между пластинамии экраном;Н, - анодное напряжение;де - осевая скорость электрона вф тли. отклоняющей системе;- длительность исследуемогоэлектрического импульса,(2) Т = мин (Б, Т) 1 11876Изобретение относится к областиизмерительной техники.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем измерения мгновенных, значенийамплитуды электрических, в том числеодиночных импульсов с пикосекунднымвременным разрешением.На фиг, 1 представлен вариант устройства, реализующего ( способ; на 101фиг". 2 - развертка импульсов наэкране электронно-оптического прибора (ЗОП).Устройство содержит лазер 1,электронно-оптическую камеру (ЭОК) 152 с линейной разверткой. В составЭОК входит оптическая система 3 иЭОП 4 с фотокатодом 5, согласованнойпо волновому сопротивлению отклоняющей системой 6 и выходным экраном 7. 20Входная оптическая система 3 имеетвременную щель 8, перед которой может быть установлен входной объектив9 и объективы 10 и 1 1, в фокальныхплоскостях которых Йаходятся временная щель 8 и фотокатод 5 ЭОП а 4.Между объективами 10 и 11 установленсветоделительный элемент, выполненный в виде интерферометра Фабри-Перо(ИПФ) 12, отражающие поверхности которого образуют малый угол 8 л)10 .В качестве светоделительной системывместо ИФП может быть использован,например, эшелон Майкельсона, установленный перед временной щелью 8, 35Способ осуществляют следующим образом,Пусть лазер 1 испускает одиночныйсветовой импульс пикосекундной длительности, тем или иным способом син хронизированный с исследуемым электрическим импульсом 13, подаваемым наотклоняющие пластины ЗОК 2 Синхронизация может быть осуществлена, например, таким способом. Импульс, испускаемый лазером 1, инициирует пробойразрядника, импульс 12 которого подается на отклоняющие пластины 6 ЭОК2. В частности, этот способ синхронизации может быть использован при 50определении фронта импульса, формируемого с помощью разрядника, поджигаемого лазером. Световой пучок фокусируется входным объективом 9 на временную щель 8 и, пройдя через объектив 10, попадает на ИФП 12, дающий на выходе серию лучей, повернутых один относитель 25 2но другого на угол 20, где и - показатель преломления внутренней среды ИФП. Объектив 11 фокусирует эти лучи на фотокатод в точки, разнесенные по координате х, перпендикулярной направлению развертки г, на расстояние лх = 28 = Г, где Г - фокусное расстояние объектива 11, Поэтому на экране 7 будет серия эквидистантно разнесенных по оси х изображений импульсов, развернутых во времени вдоль оси г (фиг. 2).Пусть электрический импульс Б подан на пластины в момент времени С = О, а фронт электронного сгустка, соответствующего одной из репродукций светового импульса, попадет в отклоняющие пластины в момент Ь.Из решения уравнения движения электрона в отклоняющей системешг = й Н(О По 1 где Б - напряжение смещения, поданное на пластины, следует(,)=ц(с) )- 2,(0 оо где = 1/Ч - время пролета электрона через пластины.Дифференцируя (2) по й , получаем(1 г(0) рад 0( +л.)йт 2 аЧ 0 о+Отсюда получаем выражение (3) дляопределения формы исследуемого электрического импульса: Временное разрешение Т предлагаемого способа определено соотношением где Б - число репродукций световогоимпульса;Т - временное разрешение фотоФхронографа. Увелиение Б может быть достигнуто, например, либо за счет увеличения числа ступеней эшелона Майкельсона, либо путем соответствующего выбора параметров ИФП, Угол О между отражающими поверхностями ИФП и расстояние а между ними определяются соотЬношениями 6= 2. и а =сЬТ3 11876 где Ь - размер рабочего участка фото-катода 5;с - скорость света в вакууме,Коэффициент отражения светоделительнык покрытий должен удовлетворять соотношению Кф" 1 щ 0,5; при этом условии В-ая репродукция светового. импульса ослаблена по сравненмв с первой репродукцией примерно вдвое, и форма зарегистрированных импульсов Ю не изменяется, что существенно для определения координат г .Для определения формь электрических импульсов разной длительности можно использовать набор сменных ИФП 15 с одинаковым светоделительньаи покрытием и углом О между отражакицими поверхностями,. ио с разным расстоянием а между последними. При измерении целесообразно сначала применить 20 25 4ИФП с максимальной величиной а =срассчитанной на максимально2 пвозможную длительность электрического импульса С; =ф, приближенно определить длительность импульса 1, а затем в случае необходимости (при .е,( Ч ) использовать другой ИФП,соответствующий длительности электрического импульса йДанный способ применим для исследования электрических импульсов (длительности й 1 4 Ф ). Электрический импульс, у которого С 1, можно исследсцвать указанным способом по частям, подавая каждый раз специально подобранное напряжение смещения 0 ; при этом длительности отдельно исследуемых частей импульса не должны превышать тТираж 698 Государственног лам изобретений осква, Ж, Ра комитета СССРоткрытийская наб д,НапуаблениерагЮгрюги