Автоматизация_ _осциллографических измерений

Регулировка органов управления и отсчет показаний осциллографических устройств требуют много времени для проведения измерений. Автоматизация этих операций дает значительный выигрыш во времени при проведении измерений. В настоящее время произведена работа по автоматизации следующих операций:

автоматическая установка амплитудного масштаба, обеспечивающая нормализованный размер осциллографического изображения, или размер, удобный для работы. Применена в осциллографе С1-78, максимальная высота изображения на экране ЭЛТ 70 мм, минимальная - 25 мм, погрешность измерения ±5 %. Числовые значения КО и КР индицируются автоматически на экране ЭЛТ;

автоматическая установка временного масштаба, обеспечивающая в определенном диапазоне нормализованный горизонтальный размер изображения сигнала. Применена в осциллографе С1-78;

автоматическая регулировка яркости, фокусировки, синхронизации изображения, автоматический поиск луча;

формирование знаков на экране ЭЛТ;

автоматическое считывание осциллограмм с экрана ЭЛТ.

Цифровая коррекция погрешности измерения параметров сигналов

Цифровая коррекция погрешности измерения параметров сигналов заключается в восстановлении формы выходного сигнала по его изображению на экране ЭЛТ и характеристикам осциллографа. Дискретные значения сигнала, коэффициента передачи тракта вертикального отклонения и характеристики нелинейности развертки вводятся в память ЭВМ или встроенного в прибор микропроцессора. В качестве примера приведем случай коррекции динамической характеристики осциллографа С9-9. Целью коррекции в данном случае является максимальное приближение изображения сигнала на экране осциллографа к форме сигнала на входе электронного осциллографа, иначе говоря восстановлении формы сигнала, искаженной в результате его передачи и преобразования.

Практический интерес представляет режим измерения параметров формы выходного импульса генераторов И1-12, И1-15, И1-16 с использованием ВЧ коррекции вершины импульсного сигнала. Смысл применяемой в С9-9 коррекции заключается в следующем. Рассмотрим блок-схему процедуры коррекции (рис.2.1):

Запишем уравнение для спектра входного сигнала:

где S_Y – спектр выходного сигнала (измеренного); К(iω) - комплексный коэффициент передачи тракта вертикального отклонения осциллографической установки С9-9.

В качестве нормируемой динамической характеристики прибора С9-9 используется амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), т.е. модуль|К (iω)|. Целью коррекции в современном понимании является максимальное приближение изображения сигнала на экране осциллографа к исходной форме S_к (iω) сигнала, иначе говоря, восстановление формы сигнала, искаженной в результате его передачи и изображения. Нахождение корректирукщей функции является задачей сложной и по существу интуитивной. Обозначим ее в обшем виде F(iω), тогда уравнение для спектра входного сигнала примет вид:

Целью коррекции является

, для чего необходимо

Последнее утверждение определяет требование к нахождению функции F(iω).

Процедура восстановления сигнала определяется выражениями:

где φ_x (ω) - фазочастотная характеристика (ФЧХ) сигнала на входе; φ_y(ω) - фазочастотная характеристика (ФЧХ) сигнала на выходе; φ_Σ(ω) - ФЧХ тракта вертикального отклонения осциллографа С9-9.

ФЧХ осциллографа определяется по известной - АЧХ С9-9 и функции F(ω) с помощью преобразования Гильберта.

Практически в ПЗУ осциллографа С9-9 записаны коэффициенты коррекции, которые используются при восстановлении спектра искаженного сигнала. Опыт применения программы коррекции искажений вершины импульса для генераторов И1-12, И1-15, И1-16 показывает, что выброс и неравномерность вершины импульса вблизи фронта значительно увеличились, форма сигнала также изменилась, что иллюстрируется рис.2.2: сигнал с выхода генератора импульсов И1-12 на экране осциллографа С9-9 в масштабе 4:1 при коэффициенте развертки 1 нc/дел; 1 - без коррекции, 2 - с коррекцией. В то же время ВЧ коррекция вершины импульса мало сказывается при определении параметров искажений сигнала генераторов И1-11, И1-14, которые имеют значительно меньшую длительность фронта.

Использование ВЧ коррекции при измерениях параметров форм импульсного сигнала позволяет сделать следующие выводы:

• исключить часть систематической погрешности при измерении параметров формы импульсного сигнала с использованием коэффициентов коррекции АЧХ С9-9 и восстановить форму сигнала;

• применение ВЧ коррекции вершины импульсного сигнала является эффективным средством восстановления формы входного сигнала для генераторов, имеющих пикосекундные временные.