SU1693558A1 - Устройство дл измерени коэффициента развертки осциллографа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и, в частности, к поверке и испытани м осциллографов. Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерени  коэффициента развертки осциллографа за счет автоматизированного измерени  длины отрезка линии развертки осциллографа и вычислени  коэффициента развертки, а также увеличени  разрешающей способности считывани  длины отрезка линии развертки. Устройство дл  измерени  коэффициента развертки осциллографа содержит соединенные последовательно и оптически св занные между собой тест-маску 1 считывани , блок 2 селекции отрезка линии развертки осциллографа , блок 3 функционального преобразовани , кодирующий преобразователь 4 и цифровой индикатор 5. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

w

Ё

р

3

3

Фиг.1

( Ю Сл) СЛ

сл

00

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано при поверке и испытани х универсальных осциллографов.

Цель изобретени  состоит в повышении быстродействи  .и точности измерени  коэффициента развертки осциллографа.

На фиг.1 показана блок-схема устройства дл  измерени  коэффициента развертки осциллографа; на фиг.2 - блок-схема тест- маски считывани ; на фиг.З - блок-схема блока селекции.

Устройство дл  измерени  коэффициента развертки осциллографа (фиг.1) содержит тест-маску 1 считывани , блок 2 селекции, блок 3 функционального преобразовани , кодирующий преобразователь 4 и цифровой индикатор 5.

Тест-маска 1 считывани  в конкретном варианте ее исполнени  (фиг.2) содержит линейку квантующих фотоприемников 6.1- 6.К (например, полированные торцы круглых волоконных световодов), соединенные входами последовательно между собой оптические логические элементы ЗАПРЕТ 7.1- 7.(К-1), с пр мым входом каждого из которых соединен выход соответствующего фотоприемника , за исключением последнего фотоприемника , и группу оптических выходов 8.1-8.К (например, в виде полированных торцов круглых волоконных световодов), световод каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента ЗАПРЕТ , за исключением последнего выхода, световод которого соединен со световодом (выходом) последнего фотоприемника.

Блок 2 селекции в конкретном варианте его исполнени  (фиг.З) включает группу оптических входов 9.1-9.К (например, полированные торцы круглых волоконных световодов), первую группу оптических логических элементов ЗАПРЕТ 10.2-10(К-2), первую группу оптических логических элементов И-11.3-11(К-1), вторую и третью группы оптических логических элементов ЗАПРЕТ 12.3-12(К-1), 13.3-13(К-1) соответственно , вторую группу оптических логических элементов И 14.3-14.К и линейку оптических выходов 15.1-15.К (например, в виде полированных торцов круглых волоконных световодов). Вход 9.1 пр мо соединен с выходом 15.1 (образуетс  лини  формировани  оптического сигнала нулевой точки на изображении сигнала). Входы 9.2-9.(К-2) соединены с инвертируемыми входами соответствующих элементов 10.2- Ю.(К-2) ЗАПРЕТ, вход 9.(К-1) - с одним из входов элемента И 11.(К-1), а вход 9.К - с одним из входов элемента И 14.К.

Выходы элементов 14.3-14.К  вл ютс  выходами 15.3-15.К блока 2, а выход 15.2 к схеме не подключен. Логические элементы соответственно соединены внутри каждой

группы и между соседними группами, образу  линии формировани  пространственных (распределенных в пространстве) оптических сигналов координатной точки на изображении сигнала (вход 9.3 - элемент

0 12.3 - элемент 14.3 - выход 15.3; вход 9.4 - элемент 12.4 - элемент 14.4 - выход 15.4;... вход 9.(К-2) - элемент 12.(К-2) - элемент 14.(К-2) - выход 15.(К-2); вход 9.(К-1) - элемент 12.(К-1)-элемент 14.(К-1)-выход 15.(К5 1); вход 9.К - элемент 14.К - выход 15.К), линии запрета оптических сигналов промежуточной точки на изображении сигнала (вход 9.1 - элемент 10.2 - элемент 11.3 - элемент 12.3; вход 9.1 - элемент 10.2 - эле0 мент 10.3 - элемент 11.4 - элемент 12.4;... вход 9.1 - элемент 10.2 -элемент 10.3 - ... - элемент 10.(К-З) - элемент 11. (К-2) - элемент 12. (К - 2); вход 9.1 - элемент 10.2 - элемент 10.3 - ... - элемент 10. (К-2) - элемент

5 11.(К-1) - элемент 12.(К-1), а также линии зап рета оптических сигналов каих-либо точек на изображении, лежащих за пределами участка, ограниченного нулевой и координатной точками (вход 9.4 - элемент 12.4 0 элемент 13,4; вход 9.5 - элемент 12.5 - элемент 13.5;,.. вход 9,(К-1) - элемент 12.(К-1) - элемент 13.(К-1),

Примен емые в тест-маске 1 и блоке 2 селекции логические элементы И и ЗАПРЕТ

5 выполнены с входами и выходами в виде волоконных световодов.

Указанные две линейки 6.1-6.К, 15.1- 15.К конструктивно выполнены в виде планок из светонепроницаемого материала, на

0 которых жестко закреплены на пр мой линии световоды с полированными фотоприемными или светоизлучающими торцами соответственно.

Квантующие фотоприемники 6.1-6.К и

5 оптические выходы 15.1-15.К расположены на одинаковом рассто нии друг от друга, равном ступени пространственного квантовани , при этом ступень квантовани  линейки фотоприемников и линейки выходов

0 равны одной и той же величине, которую выбирают в несколько раз (например, в 3-5 раз) меньшей ширины линии луча осциллографа , исход  из необходимой разрешающей способности тест-маски (т.е. точности

5 измерений).

Тест-маска 1 и блок 2 селекции соответственно соединены между собой посредством оптического контакта выходов 8.1-8.К и входов 9.1-9.К. Блок 2 селекции оптически соединен с блоком 3 функционального преобразовани  с помощью оптического контакта соответствующих выходов 15.1-15.К и соответствующих входов блока 3 функционального преобразовани  соединен с преобразователем 4 посредством оптического контакта линейки выходов блока 3 и линейки точечных фотоприемников кодирующего преобразовател .

Устройство измерени  коэффициента развертки осциллографа работает следующим образом.

Подают на вход осциллографа от генератора электрический периодический (сину- соидальный, импульсный) сигнал и получают на его экране устойчивое изображение сигнала.

Устанавливают фоточувствительной поверхностью вплотную к экрану тест-маску 1, располага  ее так, что линейка фотоприемников накрывает изображение сигнала на линии развертки или параллельно ей.

Плавно сдвигают органами управлени  осциллографа изображение сигнала вдоль линии развертки влево или вправо до тех пор, когда на экране индикатора 5 по витс  числовое значение коэффициента развертки в прин тых единицах и записывают его как результат измерени  действительного значени  этого коэффициента.

Свет ща с  лини  изображени  сигнала (т.е. видимый след на экране осциллографа ) пересекает линейку фотоприемников 6 несколько (например, п тнадцать) раз. Поскольку ширина этого следа в несколько раз превышает ступень квантовани  линейки, то в каждом месте пересечени  след накрывает группу из нескольких фотоприемников, например в одном из мест - группу из трех фотоприемников 6.2, 6.3 и 6.4. Поток фотонов с выхода этих фотоприемников поступает на пр мые входы группы элементов 7.2, 7.3. и 7.4 соответственно и на инвертируемые входы соответствующих элементов младшей позиции (7.1, 7.2 и 7.3 соответственно ). Однако выходной сигнал (поток фотонов ) тест-маски возникает лишь на выходе одного элемента из группы, например элемента 7.4, поскольку два других (7.2 и 7.3) закрыты соответствующими сигналами , поступающими из световодов фотоприемников 6.3 и 6.4 соответственно. Таким образом выдел ют поток фотонов, соответствующий одной крайней точке на линии пересечени  видимого следа на экране осциллографа , чем обеспечивают повышение в несколько раз (в данном конкретном случае примерно в 3 раза) точность измерени . Подобные выходные сигналы тест-маски получают во всех 15 местах пересечени  ее

линейки фотоприемников с линией изображени  сигнала (15 сигналов).

Все эти выходные сигналы тест-маски подают на соответствующие входы 9 блока

2 селекции, в том числе один из сигналов - на вход 9.1. Совмещение сигнала с этим входом обеспечивают ручным перемещением изображени  вдоль линии развертки. Однако на выходе блока 2 получают только два

0 сигнала (потоки фотонов): сигнал на выходе 15.1 (так как он пр мо соединен с входом 9.1) и на одном из выходов 15.3-15.К,

Потоками фотонов в указанных двух световодах 15 воспроизвод т отрезок линии

5 развертки, пропорциональный коэффициенту развертки и интервалу времени величиной в один период входного сигнала осциллографа, дл  чего в блоке 2 выдел ют сигналы, соответствующие первой и

0 третьей точкам пересечени  линейки фотоприемников 6 с линией изображени  сигнала , например сигналы на выходах 15.1-15.5, а сигналы, соответствующие другим точкам пересечени , подавл ют.

5 При этом блок 2 селекции работает следующим образом. Сигнал первой точки на входе 9.1 (соответствует началу периода) всегда по линии формировани  оптического сигнала нулевой точки поступает на выход

0 15.1. Сигнал второй точки могут подавать на вход 9.2 (т.е. на инвертируемый вход элемента 10.2), однако на выход 15.2 сигнал никогда на поступает (выход 15.2, фиг.З показан условно). Если сигнал второй точки

5 подают на любой из входов 9.3-9.(К-1), то его подавл ют в соответствующих элементах ЗАПРЕТ 12.3-12.(К-1), при этом запрещающий сигнал на инвертируемый вход этих элементов подают с входа 9.1 по соответст0 вующим лини м запрета сигналов промежуточной точки. Сигнал второй точки на вход 9.К никогда не подают, так как частоту (период повторени ) входного сигнала осциллографа всегда выбирают так, что линейку

5 входов пересекает изображение одного и более периода колебаний.

Сигнал третьей точки (соответствует концу периода) могут подавать на любой из входов 9.3-9.К и формировать (с помощью

0 соответствующей линии формировани  сигнала координатной точки) сигнал на соответствующем выходе 15.3-15.К. При этом в указанной линии элемент ЗАПРЕТ 12 открыт (на его инвертируемый вход сигнал из

5 световода 9.1 не поступает, так как перекрыт элементом ЗАПРЕТ 10 линии запрета сигнала промежуточной точки). В линии 9.К- 14.К-15.Кэлемент 12 отсутствует. Все сигналы , соответствующие точкам выше третьей, перекрываютс  посредством элемента ЗАПРЕТ 13 соответствующей линии запрета указанных сигналов.

Величина h выходного пространственного оптического сигнала блока 2 (поток фотонов на двух выходах 15) равна рассто нию между указанными выходами и  вл етс  . функцией двух аргументов: величины периода Т входного сигнала осциллографа и ве- личины / коэффициента развертки осциллографа:

1 Р

Указанный синал Н подают на блок 3 функционального преобразовани , где его преобразуют по гиперболе (соответствующей коммутацией обоих потоков фотонов ) в сигнал величиной 2, равный числовому значению /8:

I, 12 i и i T р.

При этом в качестве блока 3 используют сменные блоки с коэффициентом преобразовани , соответствующим конкретному значению периода Т входного сигнала осциллографа .

Сигнал 12 подают на вход кодирующего преобразовател  4, в котором путем коммутации потоков фотонов этого сигнала в соответствующих элементах ИЛИ преобразуют его в оптический единично-дес тичный код.

Указанный код с выхода преобразовател  4 подают на вход цифрового индикатора 5, где преобразуют его в действительное числовое значение (в с/м) коэффициента развертки осциллографа путем коммутаций потоков фотонов в световодных схемах элементов индикации.

Claims (3)

1. Устройство дл  измерени  коэффициента развертки осциллографа, содержащее тест-маску считывани  и оптически св занные и соединенные последовательно блок функционального преобразовани , кодирующий преобразователь и цифровой индикатор , отличающеес  тем, что, в цел х повышени  быстродействи  и точности измерений , в него дополнительно введен блок селекции, входы которого оптически св заны с выходами тест-маскисчитывани , а выходы - с входами блока функционального преобразовани .

2.Устройство по п. 1,отличающеес  тем, что тест-маска содержит равномерно квантованную линейку из точечных фотоприемников , которые  вл ютс  входами

устройства, последовательно соединенные между собой входами оптические элементы ЗАПРЕТ, с пр мым входом каждого из которых соединен выход соответствующего фотоприемника , за исключением последнего

0 фотоприемника, и группу оптических выходов , каждый из которых соединен с выходом соответствующего элемента ЗАПРЕТ, кроме последнего выхода, который соединен с последним фотоприемником.

5

3.Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что блок селекции содержит К оптических входов и К оптических выходов, три группы, состо щие из К-3 элементов ЗА0 ПРЕТ кажда , две группы логических элементов И, состо щие из К-3 и К-2 элементов, при этом световод каждого из оптических входов соединен с инвентирующим входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ пер5 вой группы, одним из входов соответствующего элемента И первой группы и пр мым входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ второй группы, первые два световодных входа соответственно соединены с

0 пр мым и инвертирующим входами первого элемента ЗАПРЕТ первой группы, предпоследний световодный вход соединен с одним из входов соответствующего элемента И первой группы и пр мым входом соответст5 вующего элемента ЗАПРЕТ второй группы, и последний световодный вход соединен с одним из входов соответствующего элемента И второй группы, причем выход каждого элемента ЗАПРЕТ первой группы соединен

0 с другими входами элементов ЗАПРЕТ и И первых групп, кроме последнего элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с другим входом последнего элемента И первой группы , а выход каждого элемента И первой

5 группы соединен с инвертирующим входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ второй группы, выход каждого из которых соединен с инвертирующим входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ

0 третьей группы и одним из входов соответ- . ствующего элемента И второй группы, а другие входы этих элементов соответственно объединены между собой и соединены с выходом соответствующего элемента ЗА5 ПРЕТ третьей группы, кроме последнего элемента с выходом которого соединен другой вход последнего элемента И второй группы, и кроме первых элементов ЗАПРЕТ и И третьей и второй групп соответственно, объединенные другие входы которых соедийены с объединенными между собой свето- второй группы соединен со световодом со- водами первого входа и первого выхода бло- ответствующего выхода блока. ка, при этом выход каждого из элементов И