1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学技术大学合肥 230026
3 中国科学院大学北京 100049
4 中国科学院上海高等研究院上海 201204
为了研究高能电子加速器储存环中的注入瞬态过程及束流不稳定性问题，上海光源束测组开发了可实现逐束团三维位置和电荷量的精确测量的宽带示波器信号处理软件包HOTCAP。但该软件包未特别针对数据处理速度进行算法和代码执行效率的优化，完成单次测量数据的处理分析所需时间达到数十分钟量级，不能完全满足实时测量的需要。为解决这一问题，对HOTCAP软件包各功能模块进行了运行效率测试及算法优化，优化后单次测量数据处理时间缩短10倍以上，可满足高能电子储存环状态的实时监控与数据在线发布需求。
逐束团测量 HOTCAP 数据分析 高速示波器 Bunch-by-bunch measurement HOTCAP software package Data analysis High-speed oscilloscope
1 中北大学 信息与通信工程学院，山西太原03005
2 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原030051
3 中北大学 前沿交叉科学研究院，山西太原00051
为在欠采样率条件下实现高频信号的测量与恢复，本文使用自研国产皮秒级等效时间采样光取样示波器对频率10~100 GHz的简谐波信号进行采集和恢复。该示波器中，分别采用粗、细两级延迟进位产生延迟分辨率5 ps、动态范围10 μs的触发序列，驱动高带宽取样器对信号进行取样，取样信号通过50 kHz 模数转换器输出得到测量值，即每间隔20 μs增加5 ps延迟的方式对高频信号进行一次取样，压缩比约为106，实际采样率远低于奈奎斯特定理限制。根据压缩感知原理，通过傅里叶变换及等效时间采样构成测量矩阵，构成该信号测量过程的稀疏化表示，并求解Ll范数最小化问题，恢复得到被测信号波形。结果表明，最高可实现100 GHz的高频信号均方根误差小于5×10-5的欠采样恢复，拓展了该类型示波器测量的动态范围。
光取样示波器 压缩感知 信号重建 optical sampling oscilloscope compressive sensing signal reconstruction 光学 精密工程
2022, 30(10): 1240
强激光与粒子束
2021, 33(4): 045003
1 中国科学院 高能物理研究所, 粒子加速物理与技术重点实验室, 北京 100049
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了使速调管陶瓷窗免受大功率微波反射信号的损伤, 延长速调管使用寿命, 要求当前反射信号功率超过阈值后, 系统能够在下一个脉冲到达之前发出报警信号, 进而切断触发信号, 实现对速调管的保护。提出了3种较高性价比、易实施的方案, 即PicoScope虚拟示波器的遮罩报警方案、基于自带检波和报警输出功能的芯片制作反射保护插件以及原功率计的升级改进。创新性地提出“3+1”反射保护响应时间测试法, 并对上述3种方案进行详细测试。最终后两种方案取得较好的结果, 综合考虑后, 将改进型功率计作为最终实施方案。目前该改进型功率计已稳定可靠地上线运行超过1年。
速调管 陶瓷窗 功率计 反射保护 微波 虚拟示波器 klystron ceramic window RF power meter reflection protection microwave virtual oscilloscope 强激光与粒子束
2019, 31(2): 025101
国防科技大学 前沿交叉学科学院, 长沙 410073
在微波测量领域, 功率计、示波器、检波器和矢量网络分析仪都是常用测量器件, 其使用过程中引入的误差对实验结果的准确性有直接的影响。在描述了功率计、示波器、检波器和矢量网络分析仪在微波功率测量领域的使用方法的基础上, 分析对比了一些典型型号的测量器件在不同测量条件下引入的测量误差。实验结果表明: 检波器测得的功率比示波器测得的功率最大大0.4 dB。示波器的不同带宽抑制对功率测量最大相差0.3 dB。N9917矢量网络分析仪比AV3672矢量网络分析仪在频率4 GHz, 衰减器衰减幅值为60 dB时测得的功率大1 dB。
微波测量 功率计 示波器 检波器 矢量网络分析仪 误差 microwave measurement power meter oscilloscope detector vector network analyzer error 强激光与粒子束
2018, 30(6): 063006
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
激光脉冲波形的精密诊断是大型激光装置运行控制和精密物理实验的前提, 而动态范围的大小是衡量诊断系统的关键指标之一。为了满足高功率激光装置对纳秒级整形激光脉冲对比度控制及精密诊断的需求, 采用双探测器与数字示波器四通道分组并行取样的诊断方法, 通过将整形激光脉冲分解为不同的幅值区域并送入示波器的不同输入通道, 每个通道采用不同的垂直灵敏度档位进行探测, 最后利用共同的时基完成波形的对接重构。研究结果表明, 采用的方法可以实现2 500:1的动态范围, 在偏差为2%的测量精度内, 可以实现对比度高达100:1的多台阶整形脉冲的全波形测量。
诊断 脉冲波形 示波器 动态范围 对比度 高功率激光 diagnostics temporal shape oscillograph dynamic range contrast high power laser 红外与激光工程
2016, 45(11): 1106002
中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
针对泰克DPO4000系列示波器特性, 采用C/C++语言编程设计示波器应用类。基于某工程项目进行分析研究, 设计了适合于该示波器的应用类, 此类方法主要包括示波器资源查找、示波器打开和关闭、示波器设置以及示波器数据回读等。经过实验测试, 证实该类设计方法可行, 具有较好的应用价值。
示波器 软件编程 类 oscilloscope soft program class 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(3): 432
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
提出了一种测量惯性约束核聚变(ICF)激光驱动器靶点处多路光束时间同步的方法。首先测量参考光路脉冲到达靶点与到达基准点之间的时间间隔，然后测量待测光路脉冲到达靶点与参考光路脉冲到达基准点之间的时间间隔，计算得出待测光路脉冲与参考光路脉冲到达同一靶点的同步时间差。分析结果表明多束激光束间时间同步测量精度小于25.2 ps，测试技术和方法具有简单高效的特点，已成功应用于ICF激光驱动器多路强激光时间同步精密诊断。
测量 时间同步 靶点 示波器 光电管 多束激光
1 中北大学理学院，山西 太原 030051
2 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051
法布里-珀罗标准具是一种精密的光学仪器，其光谱窄、精细度高，广泛应用于精细距离的测定、信号的检测分析等。标准具其自身参数的快速测量和准确标定成为诸多光学研究必不可少的步骤。针对法布里-珀罗标准具参数测量，设计快速标定实验方案，采用窄线宽(线宽<1 kHz)激光光源，数字示波器采用泰克DPO4104B(1 GHz，5 GS/s)进行采样存储，直接利用屏幕图像测试并计算标准具的主要参数指标。准确标定了所测法布里-珀罗标准具的自由谱宽、半高全宽、精细度、品质因数以及扫频常数，比较分析了两种不同测试方案所得到结果。为开展法布里-珀罗标准具参数的快速准确标定提供技术参考。
线性扫频 法布里-波罗标准具 参数标定 数字示波器 linear frequency sweep Fabry-Perot etalon parameters calibration digital oscilloscope 红外与激光工程
2015, 44(11): 3418
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
2 中国科学院 等离子体物理研究所, 合肥 230031
为监测离子源加速器故障短路电流和电压波形，给出了一种无人值守数字示波器的方案，其硬件上基于FPGA和单片机，软件上基于LABVIEW。相比于使用泰克示波器的传统方法，该方案有性价比高、轻便、抗强电磁干扰、基于PC远距离监控故障、自动存储故障波形等优点，能良好地模拟数字示波器波形，达到无人值守的效果。
离子源加速器 故障检测 数字示波器 ion source accelerator fault detection digital oscilloscope FPGA FPGA LABVIEW LABVIEW
