研制超宽带全光取样示波器设备

全光取样示波器是研究与开发超高速光通信系统和光子交换网络的关键性测试仪器设备. 本文简介了我们自行设计和研制出的超宽带全光取样示波器设备的实验样机系统, 并报道了我们已取得的初步实验结果. 采用自主研发的高稳定性被动锁模飞秒光纤激光器作为该光学示波器的光脉冲取样源, 我们通过利用高度非线性光纤中的四波混频效应, 成功地实现了对脉宽为1.8ps、重复频率分别为10GHz和40GHz的光脉冲信号的全光取样. 然后通过数字信号处理和计算机图形处理, 得到了再现后的超短光脉冲信号波形, 并测出了其脉冲宽度值为2.3ps. 借助于该光学取样示波器实验样机, 我们还成功地完成了对脉宽为1.8ps、经过伪随机数据序列调制后的10Gbit/s和40Gbit/s光数据信号眼图的精确测量. 这是我国首次报道有关超宽带全光取样示波器设备的实际研制工作及其相应的实验测试结果. 所得到的有关超短光脉冲信号波形的测试结果也与用70GHz宽带电子示波器和超快光电探测器组成的常规光电测量系统所获得的结果进行了比较, 清楚地表明了我们研制出的全光取样示波器实验样机比后者具有更高的时间分辨率和更大的测量带宽.     

取样示波器

引言许多人已经熟悉了普通示波器的基本原理、性能和简单操作,但是关于取样示波器未必知道很多.在国外,取样示波器一般称作“sampling oscilloscope”(英名)和(俄名).有时也把取样示波器叫做频闪示波器,这是因为在取样示波器中所发生的被研究信号的时间变换过程,就其作用原理而言,与机械的频闪观测效应相似.     

简易电子示波器

在中学物理教学中,学生对电流、电压的波形常常感到抽象,不易掌握.列宁说:“理论由实践赋予活力,由实践来修正,由实践来检验”1).我们如果能利用示波器把特定的波形直接在屏上显示出来,将能收到良好的效果. 最近,我校利用廉价材料试制成功一台电子示波器,它能显示整流后脉动电压波形、二极管和三极管的特性曲线、音频电压、高频调幅波等波形,并能用于放大器的放大作用和失真现象的演示,适于中学的物理教学使用. 这台示波器,材料少,线路简单.全机只用四只电子管,各种零件尽量采用处理品,和通用零件,因而便于自制.这台示波器全部成本不到30元.…     

振动合成的瞬时过程动态显示

在讲解振动合成时,通常用三角函数、复数或旋转矢量的办法处理.然而这些数学方法并不能给学生直接的物理图象. 为显示同方向振动合成的瞬时过程,我们将两个超低频讯号分别通过振动继电器后送入示波器,使普通示波器成为三线示波器,在萤光屏的三个位置上同时显示出两个分振动和一个合振动的波形,其实验装置简图如图一所示. 这种办法相当于采用电子开关的三线示波器。我们采用的是简单的振动继电器.由它快速通断,使两个讯号分别输入或同时输入示波器(见图二),从而得到讯号1,讯号2以及其合成的波形.由于在每个分讯号上加上直流位移电压,使得三个…     

声拍的示波显示

在课堂上,演示声拍,通常是用二个频率相近的音叉来实现.由于人耳能分辨的声拍频率是有限的(每秒7次左右),对于 7次/秒以上的声拍,用音叉演示效果就不太好了.我们采用了示波器显示的方法,将看不见的声过程转变为电过程,然后通过示波器进行显示.这就不仅能听到拍音,还能在示波器荧光屏上观察到不同频率差时的声拍波形.同时,还可根据波形进行观测和分析. 声拍演示装置如图一所示.设备有,普通音频信号源二台;头带式耳机三个(如A、B、C);SB型示波器一台.为得到较好的效果,只须选择一台灵敏度较高的示波器(如 50毫伏/厘米左右)就能得到满意的结…     

用二踪示波器测计数器工作波形

在数字电路实验中,用二踪示波器测计数器的工作波形,往往不是一件容易的事。由于计数器是多个输出端,如二一十进制的计数器,输出端有四个,计数时钟脉冲输入端一个,而二踪示波器一次只能显示两个波形,本文介绍如何正确地在示波器上显示出计数器的五个工作波形,并描绘下来的测试方法。     

气体放电中纳秒脉冲波形的实验研究

在利用示波器测试交流电弧发生器的一级放电回路的振荡波形时,在主振荡波形中观测到纳秒脉冲振荡波形.针对纳秒脉冲振荡波形进行了实验研究和初步的理论分析,所采用的实验方法能够为气体放电的纳秒脉冲研究提供一种新的实验依据.     

巧用示波器做音叉共鸣实验

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器,它可以直接观察电信号的波形,测量电压的幅度、周期、频率等参数.在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量如压力、温度、磁感应强度、光强等都可以用示波器来观测.共振是一种常见的自然现象,声音的共振通常叫做共鸣.为了让学生进一步加深对共鸣知识的理解和掌握,笔者在物理教学中增设了利用示波器观察共鸣现象的探究型实验供学生使用,取得了良好的教学效果.     

电子示波器的基本知识

电子示波器是用以显示波形并能进行定量测量的电子设备.电学量和可以变换为电压或电流形式的其他量(压力、温度、震动、声、光、热等),都能用示波器进行观察和测量.在荧光屏上还能描绘由两个变量决定的函数的曲线.这就使电于示波器在工业生产、科学技术以及医疗技术等方面获得广泛应用.以电子示波器为基本测量工具的示波测量方法也迅速地发展起来. 电子示波器是利用高度聚焦的高速电子流在荧光屏上描绘图形.和其他测量仪器相比,它具有直观简便、反应快、灵敏度高、对被测试系统影响很小等优点. 在物理教学中,应用电子示波器,把物理现象的过…     

非接触电光取样系统

电光取样技术是以超短光脉冲做为取样门,利用电光晶体的Pockels效应对具有重复频率的高速电脉冲进行无扰(微扰)测量的一种新技术,由于超短脉冲技术已可提供短至几飞秒的光脉冲,因此此项技术具有非常高的带宽.     

电子开关

目前中学普遍配备的J2458型教学示波器、J2459型学生示波器都是单踪简易示波器,只能显示一个信号波形。但是在物理实验中往往需要同时观察和测量两个或两个以上的信号波形,以比较它们之间的差别,这就需要给上述示波器配备电子开关,使单踪示波器显示双踪或多踪信号。本文介绍电子开关的工作原理及使用方法,供参考。     

固态Marx发生器的自动控制研究

为了进一步推广固态Marx发生器的应用,实现输出脉冲波形的直观显示,提高电压调节精度,缩短充电调压时间,有必要对固态Marx发生器的自动控制进行研究。以现场可编译门阵列（FPGA）作为控制器,将输出电压、频率、脉宽、过电流阈值等参数以及故障检测及指示直接显示在液晶屏上,实现可视化设置和调节,在固态Marx发生器的输出端并联分压电路和高速数模转换电路,对输出的高压脉冲采样,一方面用于闭环PID控制实现分段式快速充电和输出电压精准化调节,另一方面用于在虚拟示波器中实时显示输出脉冲电压的基本波形。此外,在电路中加入了故障检测和保护机制,迅速检测电路中出现的过温、过电流等故障并对其及时停机响应以保护脉冲电源和操作人员安全。在20级的固态方波Marx发生器样机中产生的重复频率方波脉冲电压波形表明,该样机已经初步实现自动化控制,并能可靠运行。     

用于演示实验的电视示波器

在振动与波、电工、无线电等教学中,广泛使用各种示波器。然而在课堂演示实验中,普遍存在的一个问题是示波器的屏幕小,可见度差。为解决这一问题,我们试验成一种电视示波器:在黑白电视机上加一信号转换器,用电视机来显示各种波动信号。因此,屏幕比普通示波器大得多,图形亮度、清晰度更好,造价也比普通示波器低得多。 一、设计原理 要用黑白电视机来显示波形,关键是把要演示的波形信号变成电视机能显示的视频信号。电视机显象管电子束的扫描是固定的,有行扫描和场扫描,今以场扫描的方向作时间轴,每一行上的亮点的位置表示那个时刻输入波形的…     

研制超宽带全光取样示波器设备

全光取样示波器是研究与开发超高速光通信系统和光子交换网络的关键性测试仪器设备.本文简介了我们自行设计和研制出的超宽带全光取样示波器设备的实验样机系统,并报道了我们已取得的初步实验结果.采用自主研发的高稳定性被动锁模飞秒光纤激光器作为该光学示波器的光脉冲取样源,我们通过利用高度非线性光纤中的四波混频效应,成功地实现了对脉...     

将普通示波器改为慢扫描二踪数字存贮示波器的附加装置

普通示波器在显示缓慢变化的信号时不能显示为一连续波形,用长余辉示波管显示缓变信号也不够理想,而一般商品化数字存贮示波器价格昂贵(5000元以上)。本文所介绍的这种装置,采用普遍使用的数字集成电路,其成本不超过100元,且不需对普通示波器作任何改动,就可实现对缓变信号的实时显示、冻结与存贮。由于具有双通道同时显示及滚动扫描的功能,这就使对波形的比较与观察变得非常清楚明了。用这种装置对普通示波器的更新改造简单易行,并且对普通示波器的单独使用无任何影响。     

用微机观测交流磁滞回线

在普通物理实验中，观测交流磁滞回线的常见方法是示波器法．由于采用示波器观测交流磁滞回线，在回线参数的测量，不同磁化条件下的回线比较观测，回线面积的计算，以及回线的计录保存方面，都有许多不便．而微机具有显示数字和图形、数据暂存、数值计算和存盘及打印的功能，配上A／D转换卡，编制相应的示波程序，可用微机模拟示波器，实现普通示波器所不具备的存贮、计算和打印等功能，用于观测交流磁滞回线，则可以克服用示波器观测的上述不便，有利于学生更好地掌握交流磁滞回线的特点和基本参数，开拓学生在微机应用方面的思路，激发…     

微通道板X射线探测器

在激光等离子体实验研究中,为了更好地了解激光与等离子体相互作用过程中所发生的物理过程,要求能够高时间分辨地观测等离子体所辐射的X射线的特征。测量的关键在于X射线探测元件,既要有快的时间响应,又要能够输出足够大的光电流,以便直接驱动高速示波器,进行显示和照像。普通的闪烁体/光电倍增管X射线探测器,由于闪烁体荧光有着固有的衰减时间,以及普通的光电倍增管中的电子飞行时间离散严重,时间分辨力难以提高。     

3-6GHz宽带数字示波器检定自动化

随着数字技术和半导体技术的发展，数字示波器日益向宽带高速发展，带宽为0．1～6GHz间的各种型号的数字示波器在一些行业中发挥着重要作用。为对其准确计量，在以9500示波器校准仪为主实现3．2GHz以内数字示波器检定自动化的基础上，配置带宽检定可覆盖到6．4GHz的9500B示波器校准仪，从而搭建了另一套数字示波器自动检定系统。结构框图如图1所示。     

太赫兹脉冲技术及其在宽带示波器计量方面的研究

介绍了太赫兹脉冲技术在宽带示波器计量校准方面的应用。首先介绍了宽带示波器上升时间和带宽的校准原理,然后介绍基于光电技术的太赫兹脉冲的产生和测量技术,最后利用实验室现有的条件对50GHz和70GHz取样示波器上升时间进行了校准,测试结果表明用该方法产生的太赫兹脉冲是校准宽带示波器的有效方法之一。     

一种直接用示波器观测单变量非线性系统状态的新方法

为解决用示波器观测单变量非线性系统难的问题, 本文提出了一种45°线法, 该方法能将随时间变化的连续信号以特殊的方式转换成直角坐标上45°线上的点图, 并可用通用双踪示波器 (模拟或数字均可)直接显示出来, 从而达到直接方便地观测和分析单变量被测系统运行时的各种状态, 如周期稳定态, 局部和全局不稳定态. 文中详细阐述了该方法的机理. 同时, 研究和解决了设计实现该方法物理电路的关键问题, 即从连续变化的信号中提取出能反映系统状态的有用信号. 由于蔡氏电路是典型的非线性系统, 且能随参数的变化产生各种丰富的状态, 本文选用该电路作为被测系统进行了大量的物理实验, 实验结果证实了该方法的有效性和实用性. 关键词： 45°线法 单变量系统 系统状态 双踪示波器