II. Измерение напряжения одиночных импульсов.

Одиночные импульсы длительностью от сотых долей микросекунды до нескольких миллисекунд встречаются в технике лазерной, полупроводниковой плазмы и т.д. При измерении одиночного импульса энергия, необходимая для измерения, поступает в измерительную систему лишь в течение существования импульса. Поэтому измерительная система должна «успевать» регистрировать напряжение импульса во время его действия, т.е. либо быть безынерционной, либо запасать необходимую информацию о напряжении импульса за время его действия. Для этой цели могут быть использованы специальные осциллографы с фоторегистрацией или запоминанием однократных процессов.

Измерить амплитуду одиночных импульсов можно также с помощью аналоговых вольтметров, принцип действия которых основан на преобразовании одиночного импульсного напряжения в квазипостоянное напряжение или интервал времени. Уменьшение амплитуды и длительности измеряемых импульсов, отсутствие предварительной информации о их полярности и значении амплитуды усложняют схему преобразования и требуют построения автоматических входных устройств.

а).

б).

в).

Рисунок 10

Преобразователь амплитуды (П, рис. 10, б) запоминает (расширяет) сигнал на уровне, близком к его пиковому значению U_M. Накопительный конденсатор преобразователя быстро заряжается через прямое сопротивление диода во время действия на входе импульса. После окончания действия импульса диод запирается и накопительный конденсатор медленно разряжается на измерительный прибор (ИП, рис. 10, б) с большим входным сопротивлением (постоянная времени разряда много больше постоянной времени заряда). Входное сопротивление прибора должно быть велико, поэтому используют измеритель постоянного напряжения с высокоомным входом – электростатический вольтметр (10¹⁴ Ом и выше), ламповый электрометр и др. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы, показаны на рис. 10, в, где u_вх(t) и u_вых(t) – напряжения исследуемого импульса соответственно на входе и на выходе преобразователя; t_и – длительность исследуемого импульса; t_зп.и – время запоминания импульса; Δ U_зп.и – абсолютная погрешность запоминания импульса; Δ U_з – абсолютная погрешность из-за недозаряда; U_м.вых – максимальное напряжение на выходе преобразования после окончания импульса.

К основным характеристикам преобразования относят: относительную погрешность при заряде, равную Δ U_з/U_м; относительную погрешность запоминания, равную Δ U_зп.и/ U_м.вых; минимальную длительность преобразуемого импульса; время запоминания t_зп.и, в течение которого погрешность запоминания не превосходит заданную; коэффициент расширения t_зп.и/t_и.мин.

Погрешность преобразования определяется непостоянством коэффициента амплитудно-временного преобразования и интервала преобразования, амплитудной погрешностью параметров преобразуемого сигнала и т.д.