ОСЦИЛЛОГРАФ

ОСЦИЛЛОГРАФ


RU (11) 2071062 (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: 1996.12.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 4833820/09 
(22) Дата подачи заявки: 1991.05.31 
(45) Опубликовано: 1996.12.27 
(56) Аналоги изобретения: 1. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. - М.: Энергия, 1975, стр.136, рис. 3 - 21. 2. Там же, стр. 104, рис.3 - 2. 3. Авторское свидетельство СССР N 1599785, кл. G 01R 13/30. 
(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. Цель изобретения - повышение точности и упрощение процедуры измерений. Существо изобретения: осциллограф содержит вольтметр 5, блок 1 отклонения, электронно-лучевую трубку 2, блок 3 развертки, стробоскопический преобразователь 7, линию задержки 8 и блок 4 синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока 4 синхронизации соединен со входами линии задержки 8 и блока 3 развертки, первый и второй входы стробоскопического преобразователя 7 соединены с выходами соответственно линий задержки 8 и блока 1 отклонения, а вход блока 1 отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала. Новым в осциллографе является интегратор 6, вход которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя 7, выход интегратора 6 соединен со входом вольтметра 5 и вторым входом блока 1 отклонения, причем выходы блока 3 развертки и блока 1 отклонения соединены соответственно с первым и вторым входами электронно-лучевой трубки 2. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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

Известны осциллографы [1,2] Однако, данные устройства характеризуются большой трудоемкостью и малой точностью измерений, что обусловлено погрешностью визуального отсчета и нелинейностью вертикального отклонения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является осциллограф [3] содержащий первый и второй коммутаторы, электронно-лучевую трубку, блок развертки, блок синхронизации, первый и второй стробоскопические преобразователи, линию задержки, вольтметр и блок отклонения, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход блока отклонения соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход которого соединен со входом вольтметра и третьим входом первого коммутатора, выход первого коммутатора соединен со вторым входом электронно-лучевой трубки, причем вторые входы первого и второго коммутаторов соединены со вторым выходом блока развертки, шина синхронизации соединена со входом блока синхронизации, выход которого соединен со входами блока развертки и линии задержки, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, первый выход блока развертки соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, выход второго стробоскопического преобразователя соединен с третьим входом второго коммутатора, выход которого соединен с первым входом электронно-лучевой трубки. При работе осциллографа на его экране воспроизводится осциллограмма исследуемого сигнала и яркостная метка на линии осциллограммы. Величина измеряемого сигнала в точке, обозначенной на осциллограмме яркостной меткой, определяется путем деления показаний вольтметра на коэффициент k усиления блока отклонения. Однако, прототип имеет ограниченную точность измерений и сложную процедуру измерений.

Цель изобретения повышение точности и упрощение процедуры измерения.

Цель достигается тем, что в осциллограф, содержащий вольтметр, блок отклонения, электронно-лучевую трубку, блок развертки, стробоскопический преобразователь, линию задержки и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен со входами линии задержки и блока развертки, первый и второй входы стробоскопического преобразователя соединены с выходами соответственно линии задержки и блока отклонения, а вход блока отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала, введен интегратор, вход которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя, выход интегратора соединен со входом вольтметра и вторым входом блока отклонения, причем выходы блока развертки и блока отклонения соединены соответственно с первым и вторым входами электронно-лучевой трубки.

На фиг. 1 изображена блок-схема осциллографа; на фиг. 2 -4 изображения на экране осциллографа. На чертежах приняты обозначения: 1 блок отклонения; 2 электронно-лучевая трубка; 3 блок развертки; 4 блок синхронизации; 5 - вольтметр; 6 интегратор; 7 стробоскопический преобразователь; 8 линия задержки; 9 шина измеряемого сигнала; 10 шина синхронизации; 11 - центральная горизонтальная риска; 12, 13 и 14 осциллограммы.

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 соответственно на первом и втором входах блока 1 отклонения; k коэффициент усиления блока 1 отклонения. Сигнал с выхода блока 1 отклонения поступает на вторые входы электронно-лучевой трубки 2 и стробоскопического преобразователя 7. С шины 10 синхронизации на вход блока 4 синхронизации поступают либо синхронизирующие импульсы, либо измеряемые импульсы. Блок 4 синхронизации формирует импульсы синхронизации, которые с выхода блока 4 синхронизации поступают на входы блока 3 развертки и линии 8 задержки. При поступлении импульса синхронизации на вход блока 3 развертки на его выходе формируется пилообразный импульс развертки, поступающий на первый вход электронно-лучевой трубки 2. Линия 8 задержки задерживает поступившие на ее вход импульсы синхронизации. Импульсы с выхода линии 8 задержки поступают на первый вход стробоскопического преобразователя 7. 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 cигнал на входе интегратора 6; Т период следования 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. 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 12 импульса. В момент t1 времени с выхода линии 8 задержки на первый вход стробоскопического преобразователя 7 поступает импульс, что вызывает удержание на выходе стробоскопического преобразователя 7 напряжения, которое имелось на втором входе стробоскопического преобразователя 7. При поступлении в момент времени t1 на первый и второй входы блока 1 отклонения разных по значению сигналов, равных соответственно U1 и U2, в интервале после момента t1 и до момента времени t1 + Т на выходе стробоскопического преобразователя 7 будет удерживаться сигнал, равный величине k(U1 U2). Согласно формуле (2), если на входе интегратора 6 в течение времени Т от момента времени t1 до момента времени t1 + Т поддерживается сигнал, равный k(U1 U2), то в момент времени t1 + Т сигнал на выходе интегратора 6 изменится на величину U1 U2. В момент времени t1 cигнал на выходе интегратора 6 равен U2; в момент времени t1 + Т сигнал на выходе интегратора 6 изменился на величину U1 U2 и стал равным U1. Учитывая, что период следования измеряемых импульсов равен Т, в моменты времени t1 + NТ cигнал, поступающий на первый вход блока 1 отклонения, равен U1; N целое положительное число; N > 0. В момент времени t1 + Т сигналы на первом и втором входах блока 1 отклонения равны U1, а сигнал на выходе блока 1 отклонения равен нулю. После прихода в момент времени t1 + Т импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе стробоскопического преобразователя 7 станет равным нулю. При нулевом сигнале на входе интегратора 6 сигнал на его выходе, согласно формуле (2), не изменяется и остается равным значению U1, которое измеряется вольтметром 5. В моменты времени t1 + NТ cигнал на выходе блока 1 отклонения равен нулю, поэтому осциллограмма 12 измеряемого сигнала в моменты времени t1 + NТ будет пересекать центральную горизонтальную риску 11. Для измерения амплитуды измеряемого импульса следует изменением задержки линии 8 задержки совместить сначала основание осциллограммы 12 импульса с центральной горизонтальной риской 11 (фиг.2), произвести отсчет показаний Ао вольтметра 5, затем изменением задержки линии 8 задержки совместить вершину осциллограммы 13 импульса с центральной горизонтальной риской 11 (фиг.3), произвести отсчет показаний Аm вольтметра 5; амплитуда измеряемого импульса равна Аm Ао. Для измерения длительности измеряемого импульса на уровне 0,5 от амплитуды импульса следует изменением задержки линии 8 задержки показания вольтметра 5 установить равными (Аm + Ао)/2, при этом осциллограмма 14 на уровне половины амплитуды совместится с центральной горизонтальной риской 11, по делениям на которой производится отсчет искомой длительности.

Повышение точности измерений заявленным устройством обусловлено уменьшением влияния погрешности контроля коэффициента усиления блока 1 отклонения на погрешность измерений, что поясняется следующим. В связи с ограниченной точностью измерения коэффициента k усиления блока 1 отклонения сигнал U3 на его выходе взамен выражения (1) будет определяться формулой

U3 k(U1 U2)/(1 + g), (3)

где U1 и U2 значения сигналов соответственно на первом и втором входам блока 1 отклонения; k измеренное значение коэффициента усиления блока 1 отклонения, полученное при его контроле; g относительная погрешность измерения коэффициента k усиления блока 1 отклонения; -0,05 < g < +0,05. При поступлении сигналов U1 и U2 соответственно на первый и второй входы блока 1 отклонения в момент поступления первого импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7, то на выходе стробоскопического преобразователя 7 в течение времени Т формируется сигнал k(U1 U2)/(1+g). При исходном сигнале на выходе интегратора 6, равном U2, и поступлении на вход интегратора 6 в течение времени Т сигнала k(U1 U2)/(1+g) сигнал на выходе интегратора 6, согласно выражению (2), с исходного значения U2 измеряется на величину (U1 U2)/(1+g) и принимает значение U1 (U1 - U2)G, где G g/(1+g). Покажем методом математической индукции, что при поступлении на первый вход стробоскопического преобразователя 7 N-го импульса сигнал на выходе интегратора 6 равен U1 (U1 U2)GN-1. Выше показано, что для N=1 и N=2 сигнал на выходе интегратора 6 равен соответственно U1 (U1 U2)Go U2 и U1 (U1 U2)G1. Далее покажем, что если при поступлении N-1 импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 равен U1 (U1 U2)GN-2, то при поступлении N-го импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 будет равен U1 (U1 U2)GN-1. При подаче на первый и второй входы блока 1 отклонения сигналов соответственно U1 и U1 (U1 U2)GN-2 в момент поступления импульса номер N-1 на первый вход стробоскопического преобразователя 7, то, с учетом (3), на выходе стробоскопического преобразователя 7 в течение времени Т будет удерживаться сигнал k(U1 U2)GN-2/(1+g). При наличии на выходе интегратора 6 сигнала U1 (U1 U2)GN-2 и подаче на вход в течение времени Т сигнала k(U1 - U2)GN-2/(1+g), то сигнал на выходе изменится на величину (U1 U2)GN-2/(1+g) и станет равным U1 - (U1 U2)GN-1, что и требовалось доказать. Для N 6 при сигнал на выходе интегратора 6 отличается от U1 не более чем на 0,014% поэтому после поступления шестого импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 практически не меняется и остается практически равным U1, причем вольтметр 5 будет индицировать напряжение U1. При использовании прототипа погрешность контроля коэффициента усиления блока 1 отклонения непосредственно отражается на погрешности измерений.

Повышение точности измерений заявленным устройством также обусловлено уменьшением влияния нелинейности передаточной характеристики блока 1 отклонения на погрешность измерений, что поясняется следующим. В связи с нелинейностью передаточной характеристики блока 1 отклонения сигнал U3 на его выходе взамен выражения (1) будет определяться формулой

U3 k[1 W(U1; U2)] (U1 U2 (4)

где U1 и U2 значения сигналов соответственно на первом и втором входах блока 1 отклонения; W(U1; U2) величина нелинейности передаточной характеристики блока 1 отклонения при подаче на его первый и второй входы сигналов соответственно U1 и U2; -0,05 < W(U1; U2) < +0,05; W(Uа; Ub) 0; Ua и Ub сигналы соответственно на первом и втором входах блока 1 отклонения при контроле его коэффициента k усиления; k коэффициент усиления блока 1 отклонения. При поступлении сигналов U1 и U2 соответственно на первый и второй входы блока 1 отклонения в момент поступления первого импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7, то согласно (4) на выходе стробоскопического преобразователя 7 в течение времени Т формируется сигнал [1 W(U1; U2)](U1 U2)k. При исходном сигнале на выходе интегратора 6, равном U2, и поступлении на вход интегратора 6 в течение времени Т сигнала [1 - W(U1; U2)] (U1 U2)k сигнал на его выходе изменяется с исходного значения U2 на величину [1 W(U1; U2)] (U1 U2) и принимает значение U1 - (U1 U2) W(U1; U2). Покажем методом математической индукции, что при поступлении на первый вход стробоскопического преобразователя 7 N-го импульса сигнал на выходе интегратора 6 равен



означает произведение значений W(U1; U2;n-1) от n 1 до n N; для n 1 имеем W(U1; U2;0) 1; для 2 n N значение U2;n-1 означает величину сигнала на выходе интегратора 6 непосредственно после поступления на первый вход стробоскопического преобразователя 7 импульса номер n-1; W(U1; U2;n-1) величина нелинейности передаточной характеристики блока 1 отклонения при подаче на его первый и второй входы сигналов соответственно U1 и U2;n-1 при n 2. Выше показано, что для N 1 и N 2 сигнал на выходе интегратора 6 равен соответственно





заметим, что U2 U2;1. Далее покажем, что если при поступлении N-1 импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 равен , то при поступлении N-го импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 будет равен . При подаче на первый и второй входы блока 1 отклонения сигналов соответственно U1 и в момент поступления импульса номер N-1 на первый вход стробоскопического преобразователя 7, то согласно (4), на выходе стробоскопического преобразователя 7 в течение времени Т будет удерживаться сигнал При наличии на выходе интегратора 6 сигнала и при подаче на вход в течение времени Т сигнала то сигнал на выходе изменится на величину и станет равным , что и требовалось доказать. Для N 6 при сигнал на выходе интегратора 6 отличается от U1 не более чем на 0,01% поэтому после поступления шестого импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 практически не меняется и остается практически равным U1, причем вольтметр 5 будет индицировать напряжение U1. При использовании прототипа нелинейность передаточной характеристики блока 1 отклонения непосредственно отражается на погрешности измерений.

Повышение точности измерений заявленным устройством также обусловлено уменьшением влияния погрешности преобразования стробоскопического преобразователя 7, что поясняется следующим. Сигнал на выходе блока 1 отклонение определяется выражением (1). Однако после каждого импульса, поступившего на первый вход стробоскопического преобразователя 7, сигнал U6 на его выходе будет определяться формулой

U6 [1 -q(U7)] U7 (5)

где U7 сигнал на втором входе стробоскопического преобразователя 7 при поступлении импульса на первый вход; q(U7) погрешность преобразования стробоскопического преобразователя 7 при наличии на его втором входе сигнала U7; -0,05 < q(U7) < +0,05. При поступлении сигналов U1 и U2 соответственно на первый и второй входы блока 1 отклонения в момент поступления первого импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7, то согласно (1) и (5) на выходе стробоскопического преобразователя 7 в течение времени Т формируется сигнал [1 q(kU1 kU2)](U1 U2)k. При поступлении на вход интегратора 6 в течение времени Т сигнала [1 q(kU1 - kU2)](U1 U2)k сигнал на его выходе меняется с исходного значения U2 на величину [1 q(kU1 kU2)](U1 - U2) и принимает значение U1 (U1 - U2)q(kU1 kU2). Покажем методом математической индукции, что при поступлении на первый вход стробоскопического преобразователя 7 N-го импульса сигнал на выходе интегратора 6 равен

,

где означает произведение значений q(kU1 kU2;n-1) от n 1 до n N; для n 1 имеем q(kU1 kU2;0) 1; для 2 n N значение U2;n-1 означает величину сигнала на выходе интегратора 6 непосредственно после поступления на первый вход стробоскопического преобразователя 7 импульса номер n-1: q(kU1 kU2;n-1) погрешность преобразования стробоскопического преобразователя 7 при наличии на его втором входе сигнала, равного (kU1 kU2;n-1) при n 2. Выше показано, что для N=1 и N=2 сигнал на выходе интегратора 6 равен соответственно





причем U2 U2;1. Далее покажем, что если при поступлении N-1 импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 равен , то при поступлении N-го импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 равен . При подаче на первый и второй входы блока 1 отклонения сигналов соответственно U1 и в момент поступления импульса номер N-1 на первый вход стробоскопического преобразователя 7, то на выходе стробоскопического преобразователя 7 в течение времени Т будет удерживаться сигнал . При исходном сигнале на выходе интегратора 6, равном , и подаче на вход в течение времени Т сигнала , то сигнал на выходе изменится на и станет равным , что и требовалось доказать. Для N 6 при cигнал на выходе интегратора 6 отличается от U1 не более чем на 0,01% поэтому после поступления шестого импульса на первый вход стробоскопического преобразователя 7 сигнал на выходе интегратора 6 практически не меняется и остается практически равным U1, причем вольтметр 5 будет индицировать напряжение U1. При использовании прототипа погрешность преобразования стробоскопического преобразователя 7 непосредственно отражается на погрешности измерений.

Упрощение процедуры измерений обусловлено тем, что при измерении измеряемого сигнала вольтметр 5 индицирует величину измеряемого сигнала в точках, осциллограмма которых совпадает с центральной горизонтальной риской 11. При использовании прототипа для определения величины измеряемого сигнала необходимо показания вольтметра разделить на коэффициент усиления блока 1 отклонения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Осциллограф, содержащий вольтметр, блок отклонения, электронно-лучевую трубку, блок развертки, стробоскопический преобразователь, линию задержки и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с входами линии задержки и блока развертки, первый и второй входы стробоскопического преобразователя соединены с выходами соответственно линии задержки и блока отклонения, а вход блока отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процедуры измерений, введен интегратор, вход которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя, выход интегратора соединен с входом вольтметра и вторым входом блока отклонения, причем выходы блока развертки и блока отклонения соединены с соответственно первым и вторым входами электронно-лучевой трубки.




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