一種用於示波器上升時間的校準裝置的製作方法

2023-12-03 16:45:51 2

專利名稱：一種用於示波器上升時間的校準裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種上升時間的校準裝置，特別是一種用於示波器上升時間的校準裝置。
背景技術：
校準示波器上升時間的傳統校準裝置是使用標準快沿產生器產生標準電脈衝，利用該脈衝去校準示波器的上升時間。這種校準裝置的瓶頸在於標準快沿產生器，目前國內可得到的最快的商品型標準電脈衝產生器的上升時間是25ps，無法滿足寬帶示波器上升時間的校準需求。隨著校準技術的不斷提高，後來又出現了基於「Nose to Nose」法的校準裝置， 這種裝置是基於取樣示波器採樣時產生一個反衝信號(kick-OUt)，這個反衝信號包含了取樣示波器的瞬態響應信息，用另一個取樣示波器採集這個反衝信號，經過分析和計算可以提取示波器瞬態響應信息。這種裝置的優點是不需要外加快沿信號，使用設備少，根據示波器本身輸入電路特性進行測試和計算，但只適用於某些型號的示波器，且它是基於 "kick-OUt"脈衝是取樣示波器衝激響應一部分的假設，不能形成完整溯源鏈。

發明內容
本發明目的在於提供一種用於示波器上升時間的校準裝置，解決傳統的裝置由於其超快標準脈衝極難產生而不能校準寬帶示波器的上升時間和只適用於某些型號的示波器上升時間的校準，且容易損壞儀器的硬體電路、通用性差、實際可操作性差的問題。一種用於示波器上升時間的校準裝置，包括寬帶取樣示波器，還包括多路飛秒脈衝產生器、超快光電探測器、光電二極體、波形數據採集模塊、測量誤差修正模塊、標準脈衝分離模塊、上升時間計算模塊、光功率計。波形數據採集模塊的功能為採集波形數據。測量誤差修正模塊的功能為對測量波形數據進行示波器時基漂移、時基失真、時基抖動三項測量誤差的修正。標準脈衝分離模塊的功能為把波形數據中包含的標準脈衝信號分離出來，並歸一化存儲，作為校準示波器上升時間的標準脈衝波形。上升時間計算模塊的功能為計算脈衝的上升時間。多路飛秒脈衝產生器的輸出端和光功率計的輸入端光纖連接，多路飛秒脈衝產生器的激勵超快電脈衝的輸出端和超快光電探測器的輸入端光纖連接，多路飛秒脈衝產生器的激勵觸發信號的輸出端和光電二極體的輸入端光纖連接。超快光電探測器的輸出端和寬帶取樣示波器的信號輸入端1.85mm同軸電纜連接，光電二極體的輸出端和寬帶取樣示波器的觸發輸入端同軸電纜連接。工作時，首先使用光功率計對多路飛秒脈衝產生器的兩路輸出光進行功率監測， 使兩路光的輸出平均功率都小於lmw，接著使用多路飛秒脈衝產生器的兩路輸出光分別激
3勵超快光電探測器和光電二極體產生超快電脈衝和同步觸發電脈衝信號，然後用寬帶取樣示波器對產生的超快電脈衝信號進行測量，調節寬帶取樣示波器觸發電平及垂直和水平檔位，使波形穩定顯示，調節多路飛秒脈衝產生器的輸出功率，改變超快光電探測器的輸出幅度至0. 2V^1V,使超快電脈衝信號顯示高度為屏幕的609Γ80%。接著通過波形數據採集模塊對調整好的超快電脈衝波形數據進行800次 1000次連續採集，將連續採集的超快電脈衝波形數據載入寬帶取樣示波器測量誤差修正模塊，按照測量誤差修正模塊處理流程逐步修正時基漂移、時基失真、時基抖動三項測量誤差，將修正後的超快電脈衝波形數據進行歸一化存儲，作為校準寬帶示波器上升時間的標準脈衝信號波形數據。然後使用超快電脈衝校準待檢示波器的上升時間，調節待檢示波器觸發電平及垂直和水平檔位，使波形穩定顯示， 調節多路飛秒脈衝產生器的輸出功率，改變超快光電探測器的輸出幅度，使超快電脈衝信號顯示高度為屏幕的609Γ80%，通過波形數據採集模塊對待檢示波器中顯示的調整好的脈衝波形數據進行採集，將採集到的待檢示波器顯示的脈衝波形數據和標準脈衝波形數據載入標準脈衝分離模塊，把待檢示波器顯示的脈衝波形數據中包含的標準脈衝數據的部分分離掉，得到的脈衝波形數據就是待檢示波器的衝激響應波形，將待檢示波器的衝激響應波形數據載入上升時間計算模塊，自動計算待檢示波器衝激響應幅度10% 90%或者20% 80%的上升時間，完成示波器上升時間的校準。本裝置的優點在於基於光電技術能夠比較容易產生純電子學方法很難產生的脈衝寬度幾個皮秒的超快電脈衝，利用超快光電探測器搭建的示波器上升時間校準裝置，產生的超快電脈衝解決了寬帶示波器上升時間校準的難題，實現了寬帶示波器上升時間的校準，提高了儀器設備衝激響應的校準水平。


圖1 一種用於示波器上升時間的校準裝置的示意圖。1.多路飛秒脈衝產生器2.超快光電探測器3.光電二極體4.寬帶取樣示波器 5.波形數據採集模塊 6.測量誤差修正模塊 7.標準脈衝分離模塊
8.上升時間計算模塊 9.光功率計。
具體實施例方式一種用於示波器上升時間的校準裝置，包括寬帶取樣示波器4，還包括多路飛秒脈衝產生器1、超快光電探測器2、光電二極體3、波形數據採集模塊5、測量誤差修正模塊 6、標準脈衝分離模塊7、上升時間計算模塊8、光功率計9。波形數據採集模塊5的功能為採集波形數據。測量誤差修正模塊6的功能為對測量波形數據進行示波器時基漂移、時基失真、 時基抖動三項測量誤差的修正。標準脈衝分離模塊7的功能為把波形數據中包含的標準脈衝信號分離出來，並歸一化存儲，作為校準示波器上升時間的標準脈衝波形。上升時間計算模塊8的功能為計算脈衝的上升時間。多路飛秒脈衝產生器1的輸出端和光功率計9的輸入端光纖連接，多路飛秒脈衝產生器1的激勵超快電脈衝的輸出端和超快光電探測器2的輸入端光纖連接，多路飛秒脈衝產生器1的激勵觸發信號的輸出端和光電二極體3的輸入端光纖連接。超快光電探測器 2的輸出端和寬帶取樣示波器4的信號輸入端1. 85mm同軸電纜連接，光電二極體3的輸出端和寬帶取樣示波器4的觸發輸入端同軸電纜連接。 工作時，首先使用光功率計9對多路飛秒脈衝產生器1的兩路輸出光進行功率監測，使兩路光的輸出平均功率都小於lmW，接著使用多路飛秒脈衝產生器1的兩路輸出光分別激勵超快光電探測器2和光電二極體3產生超快電脈衝和同步觸發電脈衝信號，然後用寬帶取樣示波器4對產生的超快電脈衝信號進行測量，調節寬帶取樣示波器4觸發電平及垂直和水平檔位，使波形穩定顯示，調節多路飛秒脈衝產生器1的輸出功率，改變超快光電探測器2的輸出幅度至0. 5V，使超快電脈衝信號顯示高度為屏幕的80%。接著通過波形數據採集模塊5對調整好的超快電脈衝波形數據進行1000次連續採集，將連續採集的超快電脈衝波形數據載入寬帶取樣示波器4測量誤差修正模塊6，按照測量誤差修正模塊6處理流程逐步修正時基漂移、時基失真、時基抖動三項測量誤差，將修正後的超快電脈衝波形數據進行歸一化存儲，作為校準寬帶示波器上升時間的標準脈衝信號波形數據。然後使用超快電脈衝校準待檢示波器的上升時間，調節待檢示波器觸發電平及垂直和水平檔位，使波形穩定顯示，調節多路飛秒脈衝產生器1的輸出功率，改變超快光電探測器2的輸出幅度，使超快電脈衝信號顯示高度為屏幕的80%，通過波形數據採集模塊5對待檢示波器中顯示的調整好的脈衝波形數據進行採集，將採集到的待檢示波器顯示的脈衝波形數據和標準脈衝波形數據載入標準脈衝分離模塊7，把待檢示波器顯示的脈衝波形數據中包含的標準脈衝數據的部分分離掉，得到的脈衝波形數據就是待檢示波器的衝激響應波形，將待檢示波器的衝激響應波形數據載入上升時間計算模塊8，自動計算待檢示波器衝激響應幅度 90%的上升時間，完成示波器上升時間的校準。
權利要求
1. 一種用於示波器上升時間的校準裝置，包括寬帶取樣示波器(4)，其特徵在於還包括多路飛秒脈衝產生器(1)、超快光電探測器(2)、光電二極體(3)、波形數據採集模塊 (5)、測量誤差修正模塊(6)、標準脈衝分離模塊(7)、上升時間計算模塊(8)、光功率計(9)； 波形數據採集模塊(5)的功能為採集波形數據；測量誤差修正模塊(6)的功能為對測量波形數據進行示波器時基漂移、時基失真、時基抖動三項測量誤差的修正；標準脈衝分離模塊(7)的功能為把波形數據中包含的標準脈衝信號分離出來，並歸一化存儲，作為校準示波器上升時間的標準脈衝波形；上升時間計算模塊(8)的功能為計算脈衝的上升時間；多路飛秒脈衝產生器(1)的輸出端和光功率計(9)的輸入端光纖連接，多路飛秒脈衝產生器(1)的激勵超快電脈衝的輸出端和超快光電探測器(2)的輸入端光纖連接，多路飛秒脈衝產生器(1)的激勵觸發信號的輸出端和光電二極體(3)的輸入端光纖連接；超快光電探測器(2)的輸出端和寬帶取樣示波器(4)的信號輸入端1. 85mm同軸電纜連接，光電二極體(3)的輸出端和寬帶取樣示波器(4)的觸發輸入端同軸電纜連接；工作時，首先使用光功率計(9)對多路飛秒脈衝產生器(1)的兩路輸出光進行功率監測，使兩路光的輸出平均功率都小於lmW，接著使用多路飛秒脈衝產生器(1)的兩路輸出光分別激勵超快光電探測器(2)和光電二極體(3)產生超快電脈衝和同步觸發電脈衝信號，然後用寬帶取樣示波器(4)對產生的超快電脈衝信號進行測量，調節寬帶取樣示波器 (4)觸發電平及垂直和水平檔位，使波形穩定顯示，調節多路飛秒脈衝產生器(1)的輸出功率，改變超快光電探測器(2)的輸出幅度至0. 2V 1V，使超快電脈衝信號顯示高度為屏幕的609Γ80% ；接著通過波形數據採集模塊(5)對調整好的超快電脈衝波形數據進行800次 ^lOOO次連續採集，將連續採集的超快電脈衝波形數據載入寬帶取樣示波器(4)測量誤差修正模塊(6)，按照測量誤差修正模塊(6)處理流程逐步修正時基漂移、時基失真、時基抖動三項測量誤差，將修正後的超快電脈衝波形數據進行歸一化存儲，作為校準寬帶示波器上升時間的標準脈衝信號波形數據；然後使用超快電脈衝校準待檢示波器的上升時間，調節待檢示波器觸發電平及垂直和水平檔位，使波形穩定顯示，調節多路飛秒脈衝產生器(1) 的輸出功率，改變超快光電探測器(2)的輸出幅度，使超快電脈衝信號顯示高度為屏幕的 609Γ80%，通過波形數據採集模塊(5)對待檢示波器中顯示的調整好的脈衝波形數據進行採集，將採集到的待檢示波器顯示的脈衝波形數據和標準脈衝波形數據載入標準脈衝分離模塊(7)，把待檢示波器顯示的脈衝波形數據中包含的標準脈衝數據的部分分離掉，得到的脈衝波形數據就是待檢示波器的衝激響應波形，將待檢示波器的衝激響應波形數據載入上升時間計算模塊(8)，自動計算待檢示波器衝激響應幅度10% 90%或者20% 80%的上升時間，完成示波器上升時間的校準。
全文摘要
本發明公開了一種用於示波器上升時間的校準裝置，包括寬帶取樣示波器(4)，還包括多路飛秒脈衝產生器(1)、超快光電探測器(2)、光電二極體(3)、波形數據採集模塊(5)、測量誤差修正模塊(6)、標準脈衝分離模塊(7)、上升時間計算模塊(8)、光功率計(9)。使用多路飛秒脈衝產生器(1)的兩路輸出光分別激勵超快光電探測器(2)和光電二極體(3)產生超快電脈衝和同步觸發電脈衝信號。本方法的優點在於基於光電技術能夠比較容易產生純電子學方法很難產生的脈衝寬度幾個皮秒的超快電脈衝，利用超快光電探測器(2)產生的超快電脈衝解決了寬帶示波器上升時間校準的難題。
文檔編號G01R35/00GK102419427SQ20111026885
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者孫小續, 楊春濤, 陳冬青, 馬紅梅, 龔鵬偉 申請人:中國航天科工集團第二研究院二〇三所