Осциллографический способ измерения амплитудных параметров сигнала

(57) Изоб троизмери ретения -ния. По д сигнал, п шения лин ением ос з анног пользуетс ния момен го сиги г ю,ЩГосудАРстБнный ночитет ссспо делдм изОБРетений и отнРити(56) Техническое описание осциллграфа С 1-108, СССР, 1981.Авторское свидетельство СССРКф,708238, кл. С 01 К 13/20, 975 ИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕ- АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛАетение относится к элекельной технике. Цель изобповышение точности измеренному способу импульсный лученный в момент превыйно нарастающим напряовной развертки наперед постоянного уровня, исодновременно для задаа стробирования исследуеала и для запуска эадержанной развертки. Это обеспечивает временную привязку момента стробирования к началу задержанного изображения сигнала, которое размыто из-законечного быстродействия усилителяподсвета, соответствующего полосепропускания осциллографа. Стробирование исследуемого сигнала происходит в точках, лежащих правее размытого начала первого и второго задержанного изображения сигнала, соответственно. Дпя изменения положения точек стробирования исследуемого сигнала необходимо изменить уровни регулируемых постоянных напряжений, с которыми сравнивается пилообразное напряжение основной развертки. При этом изменяются и участки сигнала, выделяемые первой и второй задержанными развертками. Последовательность выполняемых операцийпоясняется в описании изобретения напримере работы устройства, реализующего данный способ. 3 ил.Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных параметров сигнала.Целью изобретения является повыщение точности измерений.Импульсный сигнал, полученный в момент превьппения линейно нарастающим напряжением основной развертки напередзаданного постоянного уровня,10 используется одновременно для задания момента стробирования исследуемого сигнала и для запуска задержанной развертки, Это обеспечи 5 вает временную привязку момента стро бирования к началу задержанного изоб ражения сигнала, которое размыто из за конечного быстродействия усилителя подсвета. Быстродействие усили 20 теля подсвета соответствует полосе пропускания осциллографа, причем время нарастания импульсов подсвета на выходе усилителя, определяющее длину размытого участка в начале за 25 держанной развертки, приблизительно составляет величину, обратную полосе пропускания осциллографа.Благодаря задержке моментов стробирования относительно начала пер 30 вой и второй задержанной развертки на время, превьпюающее величину, обратную полосе пропускания осциллографа, стробирование исследуемого сигнала происходит в точках, лежащих несколько правее размытого начала первого и второго задержанного изображения сигнала, соответственно, Эти точки на первом и втором задержанном изображении исследуемого сигнала выделяют с помощью верти кальной линии, Формируемой электронным лучом на экране электронно-лучевой трубки, в результате подачи постоянного напряжения на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки, Длина вертикальной лчнин определяется размахом сигнала, поступающего на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки в течение длительности 50 прямого хода основной развертки, пока на горизонтально отклоняющих пластинах электронно-лучевой .трубки присутствует постоянное напряжение.Чтобы точки пересечения вертикаль ной линии с первым и вторым растянутыми изображениями задержанных участ. ков сигнала совпали с точками, в ко торых производится его стробирование, постоянное напряжение, подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки и определяющее положение вертикальной линии на экране электронно-лучевой трубки по горизонтали, формируют равным сумме начального напряжения задержанной развертки, т.е. уровня, с которого начинается формирование,пилообразного напряжения задержанной развертки, и произведения скорости нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки на время задержки момента стробирования относительно начала задержаннойразвертки.Для изменения положения точек стробирования исследуемого сигнала необходимо изменить уровни регулируемых постоянных напряжений, с кото. рыми сравнивается пилообразное напряжение основной развертки. При этом изменятся и участки сигнала, выделяемые первой и второй задержанными развертками.На фиг.1 дана структурная электрическая схема варианта устройства, реализующего способ; на фиг2 - временные дйаграммы напряжений: о - Форма сигнала на выХоде синхронизатора,- то же на первом выходе блока, основной развертки, 3 - то же на вто ром выходе блока основной развертки, г - то же, на выходе триггера со счетным входом, 6 - то же, на выходе Э-триггера, ж - то же, на выходе схемы управления задержанной развертки, ) - то же, на выходе блока задержанной развертки, О - то же на выходе коммутатора; на Фиг.За изображена осциллограмма исследуемого сигнала в режиме "Задержанная1 развертка подсвечивает основную который может быть использован для грубой установки моментов стробирования в выбранных на сигнале точках; на Фиг.36 - осциллограмма подсвеченных участков этого сигнала, . растянутых на весь экран с помощью задержанной развертки, и вертикальная линия, отмечающая на них точки стробирования при измерении размаха сннусоидального напряжения.Устройство состоит из усилителявертикального отклонения, элек - тронно-лучевой трубки 2, синхронизатора 3, блока 4 основной раэвертки, коммутатора 5, усилителя 6 горизонтального отклонения, блока 7 подсвета, компаратора 8, первого и второго регулируемых источников 9 и 10 опорного напряжения, переменных резисторов 11 и 12, блока 13 управления задержанной разверткой, блока 14 управления коммутатором, блока 15 задержанной развертки, сумматора 16, Р-триггера 17, триггера 18 со счетным входом измерительного блока 19 и переключаемого источника20 постоянного напряжения.Способ реализуется следующим образом.Исследуемый сигнал поступает на вход усилителя 1 вертикального от клонения и после усиления воздействует на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 2.6Одновременно исследуемый сигнал с первого выхода усилителя 1 вертикального отклонения поступает на . первый вход измерительного блока 19, Поскольку первый выход усилителя 1 вертикального отклонения является выходом аттенюатора, установленного на входе тракта вертикального отклонения, то исследуемый сигнал этим трактом практически не чскажается. Синхронизатор 3 формирует из поступающего на его вход сигнала импульсы синхронизации (фиг.2 а), по фронту которых блок 4 основной развертки начинает генерировать пилообразное напряжение (фиг.26). После прохождения через коммутатор 5 и усиления усилителем 6 горизонтального усиления пилообразный сигнал воздействует на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой труб - ки 2, и на ее экране Формируется изображение исследуемого сигнала. Импульсы блокировки на втором выходе блока 4 основной развертки (Фиг.2 в) поступают на первый вход блока 7 подсвета, осуществляя тем самым подсвет изображения сигнала во время прямого хода развертки. Одновременно пилообразный сигнал развертки. с первого выхода блока 4 основной развертки (Фиг.26) воздействует на четвертый вход компаратора 8.В результате превышения пилообразным сигналом опорного напряжения с выхода первого регулируемого источника 9 опорного напряжения или опорного напряжения с выхода второго регулируемого источника 10 опорногонапряжения на выходе компаратора 8Формируются прямоугольные импульсы(Фиг.2 д). Выходные напряжения регули руемых источников 9 и 1 О опорногонапряжения изменяются с помощью переменных резисторови 12, При этомпереключение компаратора 8 с одногоопорного источника на другой произ О водится выходными импульсами триггера 18 со счетным входом (Фиг.2 г),который запускается импульсами блокировки (Фиг.2 в) с второго выходаблока 4 основной развертки.15 По переднему фронту прямоугольных импульсов (фиг.2 д ) компаратора8 блок 13 управления задержанной развертки формирует прямоугольные импульсы (Фиг.2 г,е, осуществляющие 20 подсвет выделенных участков на изображении сигнала на экране (фиг.За) .Перемещение подсвеченных участковпо изображению сигнала (фиг,За) производится оператором путем регули-, 25 рования опорного напряжения источников 9. и 1 О с помощью переменныхрезисторов 11 и 12. В промежуткивремени, соответствующие длине выделенных участков (Фиг.2 ж), блоком 30 15 задержанной развертки формируется прямой ход пилообразных сигналов задержанной развертки (фиг.2 з),Однако в режиме основной развертки эти сигналы на вход усилителя Ьгоризонтального отклонения коммутатором 5 не пропускаются.В режиме задержанной разверткикоммутатор 5 работает таким образом,что в промежуток времени, соответствующий первому прямому ходуосновной развертки (фиг.26), навход горизонтально отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки 2 поступает пилообразный сигнал первой 45 задержанной развертки, во время,второго прямого хода основной развертки поступает пилообразный сигнал второй задержанной развертки,во время третьего прямого хода раз вертки - постоянное. напряжение с выхода сумматора 16., формирующее засчет вертикального смещения сигналана экране вертикальную линию - метку (фиг.36). При этом управление 55 коммутатором 5, т,е. распределениеописанных сигналов по определеннымпромежуткам времени осуществляетсяпри помощи блока 14 управления ком2349 мутатором. Блок 14 запускается импульсами блокировки с второго выхода блока 4 основной развертки. Поскольку блок 14 управления коммутатором содержит счетчик, выбором его коэффициента деления можно управлять коммутатором 5 таким образом, чтобы вертикальная линия - метка вводилась в промежуток времени, со О ответствующий третьему прямому ходу развертки либо и-му ходу развертки, .где п 3.Вертикальная линия-метка, которая вводится на экран в промежуток вре мени, соответствующий третьему прямому ходу развертки (фиг.2 б), создается .с помощью постоянного напряжения, равного сумме напряжений 111 (фиг.2 и, начальный уровень задер О жанной развертки), и напряжения 11 равного произведению скорости нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки на время задержки момента стробирования отно сительно начала пилообразного напряжения задержанной развертки. Напряжение 11, формируется в переключаемом источнике 20 постоянного напряжения путем деления постоянного на- ЗО пряжения с помощью резистивного делителя, переключаемого одновременно с переключением длительности задержанной развертки. В сумматоре 16 напряжение П складывается с началь 2ным уровнем задержанной развертки 111 и через коммутатор 5 и усилитель б поступает на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 2, При этом блок 15 О задержанной развертки не включается и пилообразное напряжение на его выходе не формируется. 45 Формула изобретения 50 При изменении коэффициента развертки К вертикальная линия-меткаРна экране смещается по горизонтали.Объясняется это тем, что напряжение, поступающее на второй вход сумматора 1 б с выхода переключаемого источника 20 постоянного напряжения, вносит различный вклад в положение линии"метки на экране, Это напряже-" ние для учета задержки запуска строб- преобразователя измерительного блока 19.Строб-преобразователь измерительного блока 19 запускается началом задержанной развертки (моменты С и т.д., фиг.2 з). Однако из-за наличия задержки в цепи запуска строб-преобразователя он срабатывает не сразу, а через некоторое время С(С = 50-100 нс). При изменении коэффициента развертки это время соответствует различной длине изображения по горизонтали. Поскольку при изменении К вертикальная линия-метГка сдвигается относительно начала задержанной развертки, а величинасохраняется неизменной, то, чем больще скорость развертки, тем, сле. довательно правее относительно начала задержанной развертки должна смещаться вертикальная линия. Поэтому с увеличением скорости задержанной развертки напряжение на выходе переключаемого источника 20 постоянного напряжения возрастает 1 одновременно с переключением скорости развертки), в результате чего увеличивается напряжение на входе сумматора 6. При этом вертикальная линия-метка смещается вправо на величинуКогда измерительный блок 9 опре. деляет разность Ь У между мгновенными значениями исследуемого сигнала в выбранных точках, оператор смещает по горизонтали оба изображения сигнала, соответствующие первой и второй задержанным разверткам, до пересечения выбранных на сигнале точек с вертикальной линией-меткой (фиг.Зб, Длина линии-метки по вертикали равна полному размеру сигнала, отображаемого на основной развертке. При этом на цифровом индикаторе измерительного блока 19 отображается величина измеряемого амплитудного интервала Ь Б. Осциллографический способ измерения амплитудных параметров сигнала, заключающийся в измерении мгновенных значений исследуемого сигнала путем его стробирования на границах измеряемого участка амплитуды, задаваемого на изображении сигнала первой и второй метками, и определении разности мгновенных значений исследуемого сигнала, получаемых в первой и второй точках стробирования, о т л и ч а ю щ и й с яФтем, что, с целью повышения точности измерений, подсвечивают на изображении исследуемого сигнала на основной развертке два участка напряжениями первой и второй задержанных разверток, используют левыеграницы первого и второго подсвеченных участков в качестве первой ивторой меток, для чего сравниваютпилообразное напряжение основнойразвертки поочередно с первым ивторым регулируемыми постоянными напряжениями и в момент превышенияпилоебразным напряжением основнойразвертки величин первого и второгорегулируемых постоянных напряженийформируют импульсы запуска пилообразных напряжений первой и второйзадержанйых разверток, задерживаютпервый и второй моменты стробирования исследуемого сигнала относительно начала соответствующих этим моментам задержанных разверток на времяне менее величины обратной полосепропускания осциллографа, смещаютпутем изменения первого и второгорегулируемых постоянных напряженийподсвеченные участки сигнала до техпор, пока левые границы этих участков совпадут с началом и концом измеряемого участка амплитуды исследуемого сигнала, растягивают изображения первого и второго подсвеченных участков сигнала, включающихпервую и вторую. точки стробирования, 5 путем поочередной подачи на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки пилообразныхнапряжений первой и второй задержанных разверток, и формируют на экра О .не вертикальную линию, пересекающуюрастянутые изображения сигнала в точках стробирования, для.чего во времяпрямого хода основной развертки подают на горизонтально отклоняющие 5 пластины электронно-лучевой трубкипостоянное напряжение, равное сумме начального напряжения задержанной развертки и напряжения, равногопроизведению скорости нарастания 20 пилообразного напряжения задержанной развертки во время задержки мо-мента стробирования относительно начала пилообразного напряжения соответствующей задержанной развертки,смещают путем изменения первого и .второго регулируемых постоянных напряжений растянутые изображенияучастков сигнала по горизонтали относительно вертикальной линии так, ЗО чтобы точки пересечения этих изобРажений с вертикальной линией совпали с началом и концом измеряемогоучастка амплитуды сигнала.