什么是单次瞬变波形测量?

什么是单次瞬变波形测量?

[拼音]：danci shunbian boxing celiang

[外文]：measurement of single transient waveform

对只出现一次、由一稳态向另一稳态过渡的电波波形的测量。单次瞬变的物理过程，须通过核辐射探测器或其他传感器转换成单次瞬变电脉冲波形进行测量和研究。

核物理中的脉冲辐射源和核武器试验等都是典型的单次瞬变过程。这些单次瞬变过程都产生大量的信息。其单次的不重复性和变化过程的复杂性，导致电脉冲波形中既有变化极快的部分，也有很慢的部分，所占的频谱极宽。因而，测量方法和仪器在测量技术中有其特点。这种测量的基本结构如图1。

有些单次瞬变过程的变化速度极快，全过程只有几微秒，而且需要着重研究的部分只有几纳秒，甚至亚纳秒。这要求波形获取装置具有获取、记录、存储高速信号的能力，又要具有对高速变化波形的响应能力（高的通频带），保证所录取信号的失真尽可能小，保存的信息尽可能多。写速和带宽是评定单次瞬变波形记录系统性能的两个重要指标。

示波器显示照相记录法

在示波器荧光屏显示单次波形，通过照相机透镜在感光胶片上记录，人工读取数据。由于荧光材料有足够的余辉时间，可以将纳秒信号暂存在荧光屏上达若干微秒甚至毫秒，以使感光材料曝光。这种方法曾是早期核试验和其他单次过程中获取数据的主要方法，也是现代实验室中常用的一种方法。这种方法在60年代中期达到了写速为 2×1012tw/秒（tw为示迹宽度）、带宽 1吉赫以上的能力。主要缺点是数据读取费时，效率低。

带有存储功能的荧光屏，曾被作为一种有希望的设备而加以研究，其技术水平达到了写速为6×1010tw/秒，带宽400兆赫。

微通道板示波器与扫描相机系统

微通道板示波管，是在一般示波管的荧光屏背后放置一块具有 104量级的电子倍增能力的微通道板电子倍增器，用以提高被单次纳秒脉冲所偏转的电子束的密度，以解决电子束密度低、示迹亮度不足这一根本问题。亮度问题的解决也促进了偏转灵敏度和带宽的提高，并使荧光屏上单次波形的数字化成为可能。70年代中期，出现了微通道板示波器与扫描相机系统，制成了示波器与计算机相结合的一种亚纳秒波形数字化系统，写速达1.75×1011tw/秒，带宽7吉赫。偏转灵敏度的提高，使放大器达到了直流至1吉赫的带宽和10毫伏每格的灵敏度。

瞬态波形数字化系统

这种系统以硅靶存储双q扫描变换管为基础。硅靶存储双q扫描变换管（图3）使单次波形直接数字化成为可能。在两个相对的电子q中间，放置一个具有存储能力的硅靶，用写q将高速模拟信号写在靶上，再由读q依次将此信号以数字量形式读出，存储时间约100微秒。它能完成高速模拟量到慢数字量的转换。这种设备便于与计算机结合而构成完整的波形数字化系统。写速可达5×1011tw/秒，带宽1吉赫，而且可以多台设备联用，完成复杂的单次高速瞬变过程的测量。

数字波形存储示波器和波形存储器

这是一种以半导体器件为基础的波形数字化装置，其关键部件是模-数转换器。现代使用的仪器带宽在 100兆赫以下。这是一种很有发展前途的设备。

单次取样装置

将单次波形进行取样，而后复现，进行数字化处理。20路的取样器带宽达到1吉赫，并可将数据接到计算机上进行处理。

电荷耦合器件单次瞬变波形数字化装置

电荷耦合器件是一种新型半导体表面器件，可用于大容量存储、摄像和模拟延迟。其存储和模拟量的延迟功能，给单次瞬变波形测量提供了新的途径。80年代初，以电荷耦合器件为核心部件的存储示波器开始生产，其带宽达到60兆赫。以电荷耦合器件为核心的单次波形存储器在实验室已制成带宽200兆赫、1吉赫的实验装置。