5.4.6Автоматизация 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.

5.4.7Цифровая 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, восстановление формы сигнала, искаженной в результате его передачи и преобразования.

Практический интерес представляет режим измерения параметров формы выходного импульса генераторов И1-12, И1-15, И1-16с использованием ВЧ коррекции вершины импульсного сигнала. Смысл применяемой в С9-9 коррекции заключается в следующем. Рассмотрим блок-схему процедуры коррекции (Рис. 4 .13)

Рис. 4.13. (FT I,FT2 – прямое и обратное преобразование Фурье).

Запишем уравнение для спектра входного сигнала:

где Sy - спектр выходного сигнала (измеренного); K(iw) - 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 (iw)|. Целью коррекции в современном понимании является максимальное приближение изображения сигнала на экране осциллографа к исходной форме S_K (iw) сигнала, иначе говоря, восстановление формы сигнала, искаженной в результате его передачи и изображения. Нахождение корректирующей функции является задачей сложной и по существу интуитивной. Обозначим ее в общем виде F(iw), тогда уравнение для спектра входного сигнала примет вид:

Целью коррекции являются S_x(iw) ≈ S_γ(iw), для чего необходимо

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

Процедура восстановления сигнала определяется выражениями:

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

ФЧХ осциллографа определяется по известной - АЧХ С9-9 и функции F(co) 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 нс/дел; 1 - без коррекции, 2-е 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.

Рис. 4.14.

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.