Способ измерения мгновенного значения импульса в заданный момент его фронта

д.ц Томский ордена Окткбркской Революции и орденаТрудового Красного Знамени политехнический инстим, С. М. Кирова 1) Заявител ОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ .ИМПУЛЬС В ЗАДАННЬ 1 Й МОМЕНТ ЕГО ФРОН 3 А 1тносится к электрим и предназначено для и исследованиях оди-повторяющихся имв наносекундной дли 5 Изобретение оческим измеренияиспользования прночных или редкопульсных сигналотельности.Известен стробоскопический способ измерения мгновенного значения импульса, заключающийся в Формировании вспомогательного стробимпульса1 О с длительностью, во много раэ мень шей исследуемого суммирования исходного и вспомогательного сигналов и образовании расширенного импульса с амплитудой, пропорциональной мгновенному значению исходного сигнала в момент стробирования, усилении полученного расширенного импульса и выделении из него части, несущей в себе искомую информацию1 3. 2 оОсновной недостаток известного способа связан со значительными погрешностями при измерениях мгновенных значений импульсов наносекундной длительности в заданные моменты быстро- нарастающих фронтов. Эти погрешности обуславливаются сложностью Формирования коротких стробимпульсов (0,1- 0,2 нс) со стабильными амплитудно- временными параметрами, а также существенными трудностями синхронизации и сдвига сформированных строб- импульсов.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения мгновенного значения импульса в заданный момент его фронта, предусматривающий Формирование вспомогательного прямоугольного стробимпульса противоположной полярности с амплитудой и длительностью, не меньшими чему исследуемого, линейное суммирование исходного и вспомогательного сигналов и фиксирование амплитуды полученного результирующего сигнала 2 ,Один иэ недостатков укаэанного способа определяется необходимостью формирования стробимпульса, скорость3 9931 нарастания которого в течение переднего фронта должна быть во много раз большей скорости нарастания исходного импульса. Другой недостаток проявляется в необходимости жесткой синхронизации моментов стробирования с моментами появления исследуемых сигналов. Очевидно, что условия синхронизации для исследуемых сигналов с разной скоростью нарастания являются различными и это заметно влияет на погрешности измерения в сторону их увеличения, Наконец, третий недостаток, особенно сильно выраженный при исследовании наносекундных импульсов, вызывается тем обстоятельством, что в результате линейного сум - мирования по.пучается импульс, длитель ность которого оказывается во много раз меньшей длительности исходного, В связи с этим Фиксация амплитуды такого короткого импульса превращается в весьма сложную техническую задачу.Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение подобного измерительного процесса.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения мгновенного значения импульса в заданный момент его фронта, основанному на линейном суммировании исходного импульса со вспомогательным сигналом, в качестве последнего используют проинвертированный исходными импульс, задержанный на время, равное длитель 35 ности от начала импульса до точки измерения мгновенного значения, выделяют однополярную часть результата подобного линейного суммирования,ао образованный промежуточный сигнал инвертируют и задерживают на время, выбираемое из условия обеспечения приемлемой погрешности измерения и располагающееся в диапазоне от десяЯ той доли до половины времени первои задержки, сформированный сигнал вновь линейно суммируют с упомянутым промежуточным, выделяют однополярную часть результата повторного линейного суммирования, интегрируют ее, по- в лученную интегральную величину делят на постоянный коэФфициент, равный времени второй задержки, и по частному от деления судят об искомом мгновенном значении исходного импульса.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 а-и - временные диаграммы, иллюстрирующие его принцип действия (,индексы при воспроизведенных напряжениях на выходах отдельных составных элементов соответствуют цифровым позициям последних, принятым на фиг.1,Устройство содержит инвертор 1 (фиг.1), линию 2 задержки, блок З,линейного суммирования, амплитудный ограничитель 4 с нулевым уровнем ограничения, инвертор 5, линию 6 задержки, блок 7 Линейного суммирования, расширитель 8 импульсов и индикатор 9.Входной исследуемый импульс положительной полярности 0 в, например треугольной Формы (Фиг.2,а ) в момент времени й поступает на вход измерительного устройства, в частности на вход инвертора 1 и один из входов блока 3 линейного суммирования, Инвертор 1. изменяет фазу импульса Ов на 180, делая его отрицательным, С выхода инвертора 1 сигнал отрицательной полярности О(Фиг.2,б) подводится к линии 2 задержки, которая задерживает начало своего выходного сигнала О (фиг.2,в) до момента С, т,е. на время дС = й - 1 о. Сигнал О поступает на второй вход блока 3 линейного суммирования, где складывается с входным импульсом Ов. С выхода блока 3 линейного суммирования раэнополярный сигнал О(фиг.2,г) направляется на вход амплитудного ог= раничителя 4, который пропускает только его положительную часть, Выходуй сигнал 0(фиг.2,д) амплитудного ограничителя 4, имеющий положительную полярность, поступает одновременно на вход инвертора 5 и на один из входов блока 7 линейного суммирования. Инвертор 5 изменяет. фазу сигнала Ц, делая его отрицательным, С выхода инвертора 5 сигнал отрицательной полярности О (Фиг.2,е) подводится к линии 6 задержки, которая задерживает-,начало своего выходного сигнала Оь(фиг.2,ж) до момента Ф, т.е. на время дй"=С сигналл 0 поступает на второй вход блока 7 линейного суммирования, где складывается с сигналом О. С выхода блока 7 линейного суммирования разнополярный сигнал О (Фиг.2,э) направляется на вход расширителя 8 импульсов, который выделяет его положительную част,ь и интегрирует ее. Выходной сигнал О(фиг.2,и) расширителя 8 импульсов, характеризую9931 ч 1 5щий количество электричества в положительнойчасти сигнала О (величину ее площади), поступает в индикатор 9, В последнем производится операция деления полученной интег ральной величины на постоянный коэффициент, равный времени задержки в линии б, а также регистрация и индикация искомого мгновенного значения входного импульса О , которое, 0 как показывают теоретические выкладки, с достаточной степенью точ" ности характеризуются указанным выше частным от деления.В результате расчетных и экспериметальных исследований установлено, что для большинства импульсов, в частности для полусиносоидальных сигналов, приемлемые величины относительной погрешности измерения мгно венного значения имеют место при выполнении соотношения Дс" =0,1-0,5 ай. Несмотря на то, .что в предлагаемом способе имеет место некоторая относительная погрешность, возникающая при повторной операции линейного суммирования, общая точность измерения оказывается весьма высокой.Экспериментальные исследования пока зывают, что результирующая погрешность устройства, реализующего пред- лагаемый способ, не превышает 43. Совокупность достаточно простых составных Операций способа предОпределяет 35 его практическое осуществление исключительно на уже созданной элементной базе, широко распространенной в измерительной технике,6Формула изобретенияСпособ измерения мгновенного значения импульса в заданный момент егофронта, основанный на линейном сум"мировании исходного импульса со вспо"могательным сигналом, о т л и ч а ющ и й с я тем, цто, с целью повы"щения точности измерения и упрощения, в качестве указанного вспомогательного сигнала используют проинвертированный исходный импульс, задержанный на время, равное длительностиот начала импульса до точки измерения мгновенного значения, выделяютоднополярную часть результата подобного линейного суммирования, образованный промежуточный сигнал инвертируют и задерживают на время, выбираемое из условия обеспечения приемлемой погрешности измерения и располагающееся в диапазоне от десятойдоли до половины времени первой задержки, сформированный сигнал вновьлинейно суммируют с упомянутым промежуточным, выделяют однополярную частьрезультата повторного линейного суммирования, интегрируют ее, полученнуюинтегральную величину делят на постоянный коэффициент, равный времени второй задержки, и по частному отделения судят об искомом мгновенномзначении исходного импульса.. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеГряэнов М. И. и др. Измерениеимпульсных напряжений. М -"Сов.радио", 1969, с, 314,2, Авторское свидетельство СССРИ 391487 кл. 6 01 й 19/04, 1971.