單次瞬變波形測量

這種測量的基本結(jié)構(gòu)如圖1。 有些單次瞬變過程的變化速度極快，全過程只有幾微秒，而且需要著重研究的部分只有幾納秒，甚至亞納秒。這要求波形獲取裝置具有獲取、記錄、存儲高速信號的能力，又要具有對高速變化波形的響應(yīng)能力(高的通頻帶)，保證所錄取信號的失真盡可能小，保存的信息盡可能多。寫速和帶寬是評定單次瞬變波形記錄系統(tǒng)性能的兩個重要指標。

示波器顯示照相記錄法 在示波器熒光屏顯示單次波形，通過照相機透鏡在感光膠片上記錄，人工讀取數(shù)據(jù)。由于熒光材料有足夠的余輝時間，可以將納秒信號暫存在熒光屏上達若干微秒甚至毫秒，以使感光材料曝光。這種方法曾是早期核試驗和其他單次過程中獲取數(shù)據(jù)的主要方法，也是現(xiàn)代實驗室中常用的一種方法。這種方法在60年代中期達到了寫速為 2×1012tw/秒(tw為示跡寬度)、帶寬 1吉赫以上的能力。主要缺點是數(shù)據(jù)讀取費時，效率低。 帶有存儲功能的熒光屏，曾被作為一種有希望的設(shè)備而加以研究，其技術(shù)水平達到了寫速為6×1010tw/秒，帶寬400兆赫。

微通道板示波器與掃描相機系統(tǒng) 微通道板示波管，是在一般示波管的熒光屏背后放置一塊具有 104量級的電子倍增能力的微通道板電子倍增器，用以提高被單次納秒脈沖所偏轉(zhuǎn)的電子束的密度，以解決電子束密度低、示跡亮度不足這一根本問題。亮度問題的解決也促進了偏轉(zhuǎn)靈敏度和帶寬的提高，并使熒光屏上單次波形的數(shù)字化成為可能。70年代中期，出現(xiàn)了微通道板示波器與掃描相機系統(tǒng)，制成了示波器與計算機相結(jié)合的一種亞納秒波形數(shù)字化系統(tǒng),寫速達1.75×1011tw/秒，帶寬7吉赫。偏轉(zhuǎn)靈敏度的提高,使放大器達到了直流至1吉赫的帶寬和10毫伏每格的靈敏度。

瞬態(tài)波形數(shù)字化系統(tǒng) 這種系統(tǒng)以硅靶存儲雙槍掃描變換管為基礎(chǔ)。硅靶存儲雙槍掃描變換管(圖3)使單次波形直接數(shù)字化成為可能。在兩個相對的電子槍中間，放置一個具有存儲能力的硅靶，用寫槍將高速模擬信號寫在靶上，再由讀槍依次將此信號以數(shù)字量形式讀出,存儲時間約100微秒。它能完成高速模擬量到慢數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。這種設(shè)備便于與計算機結(jié)合而構(gòu)成完整的波形數(shù)字化系統(tǒng)。寫速可達5×1011tw/秒，帶寬1吉赫,而且可以多臺設(shè)備聯(lián)用,完成復(fù)雜的單次高速瞬變過程的測量。 數(shù)字波形存儲示波器和波形存儲器 這是一種以半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)的波形數(shù)字化裝置,其關(guān)鍵部件是模-數(shù)轉(zhuǎn)換器?，F(xiàn)代使用的儀器帶寬在 100兆赫以下。這是一種很有發(fā)展前途的設(shè)備。

單次取樣裝置 將單次波形進行取樣,而后復(fù)現(xiàn),進行數(shù)字化處理。20路的取樣器帶寬達到1吉赫,并可將數(shù)據(jù)接到計算機上進行處理。

電荷耦合器件單次瞬變波形數(shù)字化裝置 電荷耦合器件是一種新型半導(dǎo)體表面器件，可用于大容量存儲、攝像和模擬延遲。其存儲和模擬量的延遲功能，給單次瞬變波形測量提供了新的途徑。80年代初，以電荷耦合器件為核心部件的存儲示波器開始生產(chǎn)，其帶寬達到60兆赫。以電荷耦合器件為核心的單次波形存儲器在實驗室已制成帶寬200兆赫、1吉赫的實驗裝置。