ОСЦИЛЛОГРАФ

ОСЦИЛЛОГРАФ


RU (11) 2106646 (13) C1

(51) 6 G01R13/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1998.03.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 5000753/09 
(22) Дата подачи заявки: 1991.08.09 
(45) Опубликовано: 1998.03.10 
(56) Аналоги изобретения: 1. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. М.:, 1975, с. 104. 2. Авторское свидетельство СССР N 2076327, (по заявке N 4866985/21). 
(71) Имя заявителя: Кимельблат Владимир Иосифович[UA] 
(72) Имя изобретателя: Кимельблат Владимир Иосифович[UA] 
(73) Имя патентообладателя: Кимельблат Владимир Иосифович[UA] 

(54) ОСЦИЛЛОГРАФ 

Использование: осциллограф относится к радиоизмерительной технике. Существо изобретения: осциллограф содержит вольтметр 5, блок 1 отклонения, электронно-лучевую трубку 2, блок 3 развертки, интегратор 6, стробоскопический преобразователь 7, первую 8 и вторую 11 линии задержки и блок 4 синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока 4 синхронизации соединен с входом первой линии 8 задержки, выход которой через вторую линию 11 задержки, стробоскопический преобразователь 7 и интегратор 6 соединен с вольтметром 5 и вторым входом блока 1 отклонения, первый вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, выход первой линииб задержки через блок развертки соединен с первым входом электронно-лучевой трубки, второй вход которой соединен с выходом блока отклонения. Осциллограф также содержит амплитудный ограничитель 12, причем выход блока 1 отклонения через амплитудный ограничитель соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя 7. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в осциллографии.

Известен осциллограф [1]. Однако данное устройство характеризуется малой точностью измерений, что обусловлено погрешностью визуального отсчета, нелинейностью вертикального отклонения и развертки и большой трудоемкостью измерений, что обусловлено трудоемкостью визуального отсчета.

Наиболее близким к изобретению является осциллограф [2], содержащий вольтметр, блок отклонения, электронно-лучевую трубку, блок развертки, интегратор, стробоскопический преобразователь, первую и вторую линии задержки и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с входом первой линии задержки, выход первой линии задержки через вторую линию задержки, стробоскопический преобразователь и интегратор соединен с вольтметром и вторым входом блока отклонения, первый вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, выход первой линии задержки через блок развертки соединен с первым входом электронно-лучевой трубки, второй вход которой соединен с выходом блока отклонения, причем выход блока отклонения соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя. Время задержки второй линии задержки устанавливается равным половине времени развертки, что обеспечивает прохождение осциллограммы измеряемого сигнала через центр экрана. Регулировкой задержки первой линии задержки с центром экрана совмещается требуемый элемент осциллограммы измеряемого импульса. Для измерения разности потенциалов и временного интервала между двумя точками на осциллограмме следует регулировкой задержки первой линии задержки разместить в центре экрана сначала первую точку на осциллограмме, при этом определить показания Va вольтметра и задержки a первой линии задержки; затем регулировкой задержки первой линии задержки разместить в центре экрана, вторую точку осциллограммы, при этом также определить показания Vb вольтметра и задержки b первой линии задержки. Искомые разность потенциалов и временной интервал равны соответственно Va - Vb и a-b . Стробоскопический преобразователь состоит из электронного коммутатора /собранного на полупроводниковых диодах либо транзисторах/ и накопительного конденсатора, соединяющего выход с общей точкой /корпусом/ стробоскопического преобразователя, причем первый и второй входы коммутатора и его выход соединены соответственно с первым и вторым входами стробоскопического преобразователя и его выходом. В момент подачи импульса на первый вход стробоскопического преобразователя его электронный коммутатор подключает второй вход стробоскопического преобразователя к его выходу и к накопительному конденсатору, который заряжается до значения напряжения, поступающего с второго входа стробоскопического преобразователя. После прекращения подачи импульса и до поступления следующего импульса на первый вход стробоскопического преобразователя накопительный конденсатор обеспечивает формирование на выходе стробоскопического преобразователя постоянного напряжения, равного напряжению на втором входе стробоскопического преобразователя в момент поступления последнего импульса на первый вход.

Однако электронный коммутатор обладает паразитной емкостью, соединяющей второй вход и выход стробоскопического преобразователя, причем величина паразитной емкости не постоянна, а зависит от полярности и мгновенного значения напряжения между вторым входом и выходом стробоскопического преобразователя. В интервале времени между импульсами, поступающими на первый вход стробоскопического преобразователя, сигнал с второго входа через паразитную емкость поступает на выход стробоскопического преобразователя и на накопительный конденсатор и заряжает его, что вызывает различие напряжения на втором входе стробоскопического преобразователя в момент поступления импульса на первый вход и напряжения на выходе стробоскопического преобразователя в интервале времени между моментами поступления импульсов на первый вход. Вследствие наличия паразитной емкости между вторым входом и выходом стробоскопического преобразователя напряжение на входе интегратора не обеспечивает точное совмещение осциллограммы с центром экрана электронно-лучевой трубки /точкой пересечения центральных вертикальной и горизонтальной рисок на экране/ и привносится погрешность в измеряемый вольтметром сигнал и задержку, отсчитываемую по первой линии задержки. Причем несовпадение осциллограммы с центром экрана обусловлено наличием паразитной емкости между вторым входом и выходом стробоскопического преобразователя. Несовпадение линии осциллограммы с центром экрана увеличивает погрешность измерений величины и временных параметров измеряемого сигнала и усложняет процедуру измерений, так как затрудняет оператору выбор элементов осциллограммы, между которыми производят измерения. При измерении амплитудных и временных параметров измеряемых сигналов с целью повышения точности измерений можно вводить поправку к результатам отсчета по соответственно вольтметру и первой линии задержки на величину произведения соответственно расстояния, отсчитываемого по центральной вертикальной риске от центра экрана до осциллограммы, на коэффициент отклонения и отсчитываемого по центральной горизонтальной риске расстояния от центра экрана до осциллограммы на коэффициент развертки. Однако введение поправок увеличивает сложность и трудоемкость измерений. Несовпадение осциллограммы с центром экрана ограничивает возможности использования осциллографа, так как при уменьшении коэффициентов развертки и отклонения осциллограмма уходит за пределы рабочей части экрана.

Цель изобретения - повышение точности измерений, снижение сложности и трудоемкости измерений и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в осциллограф, содержащий вольтметр, блок отклонения, электронно-лучевую трубку, блок развертки, интегратор, стробоскопический преобразователь, первую и вторую линии задержки и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с входом первой линии задержки, выход первой линии задержки через вторую линию задержки, стробоскопический преобразователь и интегратор соединен с вольтметром и вторым входом блока отклонения, первый вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, выход первой линии задержки через блок развертки соединен с первым входом электронно-лучевой трубки, второй вход которой соединен с выходом блока отклонения, введен амплитудный ограничитель, причем выход блока отклонения через амплитудный ограничитель соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя.

На фиг. 1 изображена блок-схема осциллографа; на фиг. 2 приведено изображение на экране осциллографа; на фиг. 1-2 показаны блок 1 отклонения, электронно-лучевая трубка 2, блок 3 развертки, блок 4 синхронизации, вольтметр 5, интегратор 6, стробоскопический преобразователь 7, соответственно первая 8 и вторая 11 линии задержки, шина 9 измеряемого сигнала, шина 10 синхронизации, амплитудный ограничитель 12, осциллограмма 13 измеряемого сигнала, центральные соответственно вертикальная 14 и горизонтальная 15 риски на экране.

Осциллограф работает следующим образом. С шины 9 измеряемого сигнала измеряемые импульсы поступают на первый вход блока 1 отклонения. Сигнал U3 на выходе блока 1 отклонения определяется по формуле

U3=K(U1-U2), (1)

где U1 и U2 - значения сигналов на соответственно первом и втором входах блока 1 отклонения ; K - коэффициент усиления блока 1 отклонения. Сигнал с выхода 1 отклонения поступает на второй вход электронно-лучевой 2 трубки и вход амплитудного ограничителя 12. При подаче на вход амплитудного ограничителя 12 сигнала, имеющего значение большее +Ua, либо меньшее -Ua, либо сигнала, находящегося в пределах от - Ua до +Ua, где Ua > O, сигнал на выходе амплитудного ограничителя 12 равен соответственно +Ua, либо -Ua, либо входному сигналу. При подаче напряжения Ua на второй вход вертикального отклонения электронно-лучевой трубки 2 луч перемещается по экрану на 0,1 часть от размера рабочей части экрана по вертикали. Сигнал с выхода амплитудного ограничителя 12 поступает на второй вход стробоскопического преобразователя 7. С шины 10 синхронизации на вход блока 4 синхронизации поступает либо синхронизирующие импульсы, либо измеряемые импульсы. Блок 4 синхронизации формирует импульсы синхронизации, которые с выхода блока 4 синхронизации поступают на вход первой линии 8 задержки. Импульсы, поступившие на вход первой линии 8 задержки, задерживаются ею. Импульсы с выхода первой линии 8 задержки поступают на входы второй линии 11 задержки и блока 3 развертки. Вторая линия 11 задержки задерживает поступающие на ее вход импульсы. Импульсы с выхода второй линии 11 задержки поступают на первый вход стробоскопического преобразователя 7. При поступлении импульса на вход блока 3 развертки на его выходе формируется обеспечивающий перемещение луча от левой до правой границ рабочей части экрана пилообразный импульс развертки длительностью tp, который поступает на первый вход электронно-лучевой трубки 2. После каждого импульса, поступившего на первый вход стробоскопического преобразователя 7, на его выходе удерживается сигнал, который был на втором входе в момент поступления импульса на первый вход. Сигнал с выхода стробоскопического преобразователя 7 поступает на вход интегратора 6. Сигнал U4 на выходе интегратора 6 равен

,

где U5 - сигнал на входе интегратора 6; T - период следования измеряемых импульсов, поступающих с шины 9 измеряемого сигнала; t - время. Сигнал с выхода интегратора 6 поступает на вход вольтметра 5 и второй вход блока 1 отклонения. Измеряемые импульсы, поступившие с шины 9 измеряемого сигнала, усиливаются блоком 1 отклонения и поступают на второй вход электронно-лучевой трубки 2, на первый вход которой с выхода блока 3 развертки поступают пилообразные импульсы развертки. В результате на экране электронно-лучевой трубки 2 формируется осциллограмма 13 измеряемого импульса. В момент t1 времени с выхода второй линии 11 задержки на первый вход стробоскопического преобразователя 7 поступает импульс, что вызывает удержание на выходе стробоскопического преобразователя 7 напряжения, которое было на втором входе стробоскопического преобразователя 7 в момент времени t1. В момент времени t1 на выходе блока 1 отклонения имеется напряжение Up, причем

Up=B[NUa+Ub], (3)

где N - нуль либо целое положительное число; 0 < Ub < Ua; B - число, равное +1 и -1 при соответственно положительном и отрицательном значении напряжения Up. При N 1, начиная с момента времени t1 до момента времени t1 + T, на выходе стробоскопического преобразователя 7 будет удерживаться напряжение BUa. Если на входе интегратора 6 в течение времени T с момента времени t1 до момента времени t1 + T удерживается напряжение BUa, то напряжение на выходе интегратора 6, согласно выражению (2), с момента времени t1 до t1 + T изменится на BUa/K. Учитывая, что сигнал на втором входе блока 1 отклонения с момента времени t1 до момента времени t1 + T изменился на BUa/K, сигнал на выходе блока 1 отклонения в момент времени t1 + T станет равным, согласно (1), величине

Up-BUa=B[(N-1)Ua+Ub] (4)

Аналогичным образом будет происходить процесс изменения напряжения на выходе интегратора 6 в интервале времени от t1 до t1 + NT, в течение которого сигнал на входе интегратора 6 будет удерживаться равным BUa, причем напряжение на выходе интегратора 6 с момента времени t1 до момента t1 + NT изменится на NBUa/K, в результате чего на выходе блока 1 отклонения в момент времени t1 + NT будет сигнал, равный BUb. С момента времени t1 + NT до момента t1 + (N+1)T на выходе стробоскопического преобразователя 7 будет удерживаться сигнал BUb, что обеспечивает изменение сигнала на выходе интегратора 6 за тот же интервал времени на величину BUb/K. В результате с момента времени t1 до момента времени t1 + (N+1)T напряжение на выходе интегратора 6 изменилось на величину B(NUa+Ub)/K=Up/K. Напряжение на выходе блока 1 отклонения в моменты времени t1+(N+1+M)T будет равно нулю, где M - нуль либо целое положительное число. Сигнал на выходе стробоскопического преобразователя 7 после момента времени t1+(N+1)T остается равным нулю, вследствие чего напряжение на выходе интегратора 6 после момента времени t1(N+1)T остается постоянным. Учитывая, что в моменты времени t1(N+1+М)T сигнал на выходе блока 1 отклонения равен нулю, осциллограмма 13 в данные моменты времени проходит через центральную горизонтальную риску 15 экрана, а вольтметр 5 индицирует значение напряжения, равное напряжению, поступающему с шины 9 измеряемого сигнала в моменты времени t1+MT. Интервал времени между моментом поступления импульса на вход и появления импульса на выходе второй линии 11 задержки равен t3. При установке 2t3=tp осциллограмма 13 проходит через центр экрана - точку пересечения центральных вертикальной и горизонтальной 15 рисок, а вольтметр 5 индицирует напряжение измеряемого сигнала в моменты времени t1+MT+(N+1)T, когда происходит формирование участка осциллограммы 13, проходящего через центр экрана.

Измерение параметров измеряемого импульса производят следующим образом. Регулировкой задержки первой 8 и второй 11 линий задержки, коэффициента развертки и коэффициента K осциллограмма 13 измеряемого импульса /или нескольких измеряемых импульсов/ располагается в пределах всей рабочей части экрана. Определяется время н задержки первой линии 8 задержки. Определяются временные интервалы 1 и 2 путем умножения коэффициента развертки на расстояние от левой границы рабочей части экрана до точек расположения соответственно основания и вершины осциллограммы 13 измеряемого импульса. Коэффициент развертки осциллографа и коэффициент K уменьшаются в 5...20 раз и устанавливаются равными значениями, при которых в пределах экрана размещается осциллограмма 13 части измеряемого импульса, при этом время задержки t3 второй линии 11 задержки устанавливается равным tp/2 - половине времени развертки. Задержка первой линии 8 задержки устанавливается равной н+1-tp/2 . Изменением задержки первой линии 8 задержки в центре экрана устанавливается точка на осциллограмме 13, на которой производится отсчет потенциала основания измеряемого импульса, после чего производится отсчет показания V1 вольтметра 5. Задержка первой линии 8 задержки устанавливается равной н+1-tp/2 . Изменением задержки первой линии 8 задержки в центре экрана устанавливается точка на осциллограмме 13, на которой производится отсчет потенциала вершины измеряемого импульса, после чего производится отсчет показаний V2 вольтметра 5. Амплитуда измеряемого импульса равна V2 - V1. Регулировкой задержки первой линии 8 задержки в центре экрана устанавливаются точки фронта осциллограммы 13 измеряемого импульса, при которых показания вольтметра 5 составляют V1+0,1(V2-V1), V1+0,5(V2-V1) и V1+0,9(V2-V1), при которых задержка первой линии 8 задержки равна соответственно t4, t5 и t6. Регулировкой задержки первой линии 8 задержки в центре экрана устанавливаются точки спада /заднего фронта/ осциллограммы 13 измеряемого импульса, при которых показания вольтметра 5 составят V10,9(V2-V1), V1+0,5(V2-V1) и V1+0,1(V2-V1), при которых задержка первой линии 8 задержки равна соответственно t7, t8 и t9. Длительность измеряемого импульса, длительности его фронта и спада равны соответственно t8-t5; t6-t4 и t9-t7.

Повышение точности измерений заявленным устройством обусловлено следующим. Размах напряжений /то есть разность между максимальным и минимальным потенциалами/ сигнала на выходе блока 1 отклонения в 5 и более раз превышает размах напряжений на выходе амплитудного ограничителя 12, не превышающий величины 2Ua, в связи с чем в сравнении с прототипом в 5 и более раз уменьшается величина размаха сигнала, просачивающегося с выхода блока 1 отклонения на выход стробоскопического 7 преобразователя через его паразитную емкость между вторым входом и выходом стробоскопического 7 преобразователя в интервале времени между моментами поступления импульсов на первый вход стробоскопического преобразователя 7. В результате повышается точность измерений по двум причинам. Во-первых, повышается точность измерений напряжения вольтметром 5, так как уменьшается величина погрешности, обусловленной сигналом, просачивающимся с второго входа на выход стробоскопического преобразователя 7 в интервале времени между моментами поступления импульсов на первый вход стробоскопического преобразователя 7. Во-вторых, повышение точности измерений обусловлено тем, что в результате уменьшения в сравнении с прототипом величины сигнала, просачивающегося на выход стробоскопического преобразователя 7 в период времени между моментами поступления на его первый вход импульсов, повышается точность совмещения осциллограммы 13 с центром экрана, что обеспечивает повышение точности выбора участка осциллограммы 13, на котором производится измерение параметров измеряемого сигнала.

Снижение сложности и трудоемкости измерений обусловлено тем, что, во-первых, повышение точности совмещения осциллограммы 13 с центром экрана исключает необходимость внесения в результат измерения уточняющих поправок, обусловленных несовпадением у прототипа осциллограммы с центром экрана; во-вторых, повышение точности совмещения осциллограммы 13 с центром экрана упрощает процедуру выбора элементов на осциллограмме 13, между которыми производится измерение параметров осциллограммы 13.

Расширение области применения заявленного устройства поясняется тем, что в сравнении с прототипом возможно проведение измерений при меньших значениях коэффициентов отклонения и развертки, при которых осциллограмма 13 не выходит за границы экрана. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Осциллограф, содержащий вольтметр, блок отклонения, электронно-лучевую трубку, блок развертки, интегратор, стробоскопический преобразователь, первую и вторую линии задержки и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с входом первой линии задержки, выход первой линии задержки через вторую линию задержки, стробоскопический преобразователь и интегратор соединен с вольтметром и вторым входом блока отклонения, первый вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, выход первой линии задержки через блок развертки соединен с первым входом электронно-лучевой трубки, второй вход которой соединен с выходом блока отклонения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, снижения сложности и трудоемкости измерений и расширения области применения, введен амплитудный ограничитель, причем выход блока отклонения через амплитудный ограничитель соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru