5.2.4. Преобразователь мгновенных значений переменного напряжения в цифру.

Определение численных значений напряжений выраженных периодическими функциями от времени , можно выполнить путем численного интегрирования, если аппроксимировать зависимость набором численных значений в моменты времени , отстоящие друг от друга на один и тот же интервал времени. Для реализации этой идеи необходим преобразователь, работающий по схеме (рис. 5.16,б).

а)

б)

Рис.5.16 Схема преобразователя.

1- генератор тактовых импульсов; 2 - формирователь; 3 - ключевая схема; 4 - АЦП.

Генератор тактовых импульсов 1 вырабатывает импульсы, период следования которых много меньше периода измеряемого переменного напряжения Т. В формирователе 2 образуются импульсы стандартной длительности , которые открывают ключевую схему “U” - на время τ, так что на выходе ключа появляются импульсы длительности τ с амплитудой , то есть производится амплитудно-импульсная модуляция. Каждый из импульсов может далее преобразовываться при помощи быстродействующего АЦП, например, АЦП с поразрядным уравновешиваем, если интервал времени τ достаточен для обработки. Цифра запоминается в запоминающем устройстве. Таким образом, “оцифровывается” каждое из напряжений в моменты времени а численные значения напряжения запоминаются и далее обрабатываются встроенным микропроцессором или передаются в компьютер.

5.2.5. Аналоговый преобразователь мгновенных напряжений - электронно-лучевая трубка.

Предположим, имеется переменное напряжение , представляющее функцию времени, ограниченный участок которой на интервале . Задача состоит в том, чтобы преобразовать эту функцию напряжения от времени в графически представляемую зависимость, удобную для дальнейшей обработки. Для решения такой задачи, когда изменения напряжения во времени происходят быстро, то есть характерные времена, в течение которых они измеряются, соизмеримы с , характерными для радиотехнических устройств, цифровых устройств вычислительной техники, для быстропротекающих процессов при взрывах и т. п.

Электронно-лучевая трубка - это устройство, которое преобразует интервал времени и мгновенное значение напряжения в линейное перемещение изображения на ее экране в прямоугольной системе координат, образуя таким способом графическую зависимость . Очевидно, для получения графика необходимо в устройстве иметь два преобразователя, один из которых преобразует интервал времени в перемещение луча, то есть в длину, а другой преобразует мгновенное напряжение в перемещение в перпендикулярном направлении.

Электронная лучевая трубка по существу представляет собой два последовательно подключенных преобразователя мгновенных напряжений в перемещение электронного луча. Первый преобразователь преобразует измеряемое напряжение в перемещение луча в пространстве вдоль определенной координаты Х так, что . Второй преобразователь преобразует независимо сформированное по закону по другой координате Y, перпендикулярной координате Х. Таким образом, в каждый момент времени смещение луча по Х соответствует определенному моменту времени t, а смещение по координате y соответствует определенному значению напряжения. Числа , являются коэффициентами преобразования, если считать х и у выходными величинами, а время t и напряжение U - входными.

В осциллографах, как правило, применяют ЭЛТ с электро­статическим управлением и формированием луча.