Автоматизация считывания осциллограмм

Автоматическое считывание осциллограмм может быть внутрен­ним и внешним. В обоих случаях оно позволяет автоматизировать процесс измерения параметров сигналов.

Внутреннее считывание основано на том, что при движении лу­ча происходит возбуждение люминофора экрана ЭЛТ. Это вызы­вает, помимо свечения, появление вторичной электронной эмиссии и, следовательно, создание потенциального рельефа по траектории движения луча. Если прижать к экрану ЭЛТ мелкоструктурную сетку, то благодаря нанесенному на сетку диэлектрику образуются элементарные емкости. Они заряжаются и обеспечивают, таким образом, автоматическое считывание осциллограммы. Время суще­ствования потенциального рельефа определяется свойствами люми­нофора.

Внешнее считывание производится фотоэлектрическим преобра­зователем (телевизионные камеры, фотоэлектронные умножители, фоторезистивные и фотодиодные матрицы и др.). При считывании однократных сигналов преобразователь должен иметь высокие све­точувствительность и быстродействие, обладая одновременно дли­тельной памятью.

7.7. Измерение обобщенных параметров импульсов

Казалось бы, исследование формы сигналов и измерение их параметров с по­мощью осциллографов исчерпывают задачу измерения параметров сложных сиг­налов в частности импульсов (хотя определенные условности правил определе­ния и существуют). В действительности же задача измерения параметров импульсов оказывается более сложной

Рис. 7.25. График, поясняющий неоднозначность определения амплитуды им­пульса сложной формы.

и решается не только с помощью уже рас­смотренных приборов (осциллографы, импульсные вольтметры и измерители интервалов времени), но и путем создания специализированных приборов — из­мерителей параметров импульсов. Эти приборы входят в подгруппу И, образуя вид И4.

Сложность задачи измерения параметров импульсов объясняется тем, что существующие нормативные документы не дают возможности, основываясь на визуальном анализе осциллограмм импульсов, однозначно оценить основные па­раметры импульсов с формой, отличающейся от идеальной. Это прежде всего от­носится к амплитуде импульсов и наглядно иллюстрируется рис. 7.25.

Согласно ГОСТ 16465—70, амплитуда импульса находится путем продле­ния плоской части вершины до пересечения с фронтом импульса. Значению соответствуют значения и . Любое изменение формы импульса (например, показанное пунктиром) может привести к существенному изменению значений , и (например, до значений , и ), хотя реально импульс по величине не изменился. В связи с этим необходима такая система параметров видео- и радиоимпульсов, которая основывалась бы на четких физических пред­ставлениях и функциях, описывающих импульсы. Такая система разработана и получила название системы обобщенных параметров импульсов. Соответственно приборы, предназначенные для измерения обобщенных параметров, называются интегральными измерителями параметров импульсов (ИИПИ).

7.7.1. Система обобщенных параметров импульсов

Систему обобщенных параметров импульсов образуют обобщенные амплиту­да и длительность видеоимпульсов, а также длительность фронта и скорость их нарастания, обобщенные мощность и длительность радиоимпульсов, а также ко­эффициенты формы импульсов.

Под обобщенными амплитудой и длительностью видеоимпульса произвольной формы понимаются амплитуда и длительность эквивалентного прямоугольного импульса, имеющего равные с видеоимпульсом произвольной формы площадь и энергию. При этом обобщенная амплитуда равна отношению энергии импульсов к количеству их электричества, а обобщенная длительность пропорциональна от­ношению квадрата площади импульсов к их энергии. Обобщенная амплитуда связана с максимальной амплитудой импульса (рис. 7.25) соотношением , где — коэффициент формы, значения которого для наиболее рас­пространенных форм импульсов приведены в табл. 7.3. Там же приведены выра­жения для обобщенных длительностей импульсов.

Обобщенная длительность фронта видеоимпульса произвольной формы опре­деляется как длительность фронта некоторого эквивалентного импульса с линей­но нарастающим фронтом. В этом случае четко выражены начало и конец фрон­та, а скорость нарастания постоянна и определяется как отношение амплитуды к длительности фронта. Так как такой эквивалентный импульс можно получить с помощью идеального дифференцирующего устройства, то задача измерения обобщенной длительности фронта сводится к задаче измерения длительности фронта и обобщенной амплитуды импульсов на выходе идеального дифференци­рующего устройства при подаче на его вход исследуемых импульсов.

Понятия обобщенных мощности и длительности радиоимпульсов аналогичны понятиям обобщенных амплитуды и длительности видеоимпульсов. Свойства их также аналогичны. Этими понятиями целесообразно пользоваться во всех слу­чаях, когда представляет интерес энергетическое воздействие радиоимпульсов.

Коэффициенты формы импульсов численно характеризуют отличие формы видеоимпульсов или огибающей радиоимпульсов от прямоугольной. Коэффициенты формы имеют порядок от до . Чем больше , тем полнее наше пред­ставление о форме импульсов. Если эти формы описываются функциями, отличаю­щимися значением только одного параметра, то тогда говорят о принадлежности форм импульсов к одному классу, и в этом случае достаточно измерять только (табл. 7.3). Если же функции отличаются значениями двух параметров, то тогда можно говорить только об области форм, к которой относится форма изме­ряемого импульса. В этом случае необходимо измерять и , которые одно­значно определят оба параметра. Дальнейшее увеличение числа измеряемых дает возможность определять все большее число параметров, входящих в выра­жение функции распределения, и в принципе можно определить эту функцию без каких-либо априорных сведений о форме импульсов.