Изобретение относнтся к электронной измерительной технике и может найти применение в экспериментальной ядерной физике, в радио и оптоэлектронной лабораторной практике при исследовании однократных быстро протекающих процессов.
Известны измерители наносекундных временных интервалов, выполненные на электроннолучевой трубке (ЭЛТ), содержащие генератор горизонтальной (временной) развертки, калибратор (генератор меток времени), генератор синхронизации, генератор импульса подсвета, блок формирования запускающих имиульсов и измерительную линию задержки.
Измерение временных интервалов в диаиазоне 100-300 нсек нроизводится визуально ири помощи яркостных меток, создаваемых калибратором. Измерение временных интервалов периодических сигналов в диапазоне 0,2-100 нсек производится при помощи измерительной линии задержки.
Измерение временных интервалов однократных процессов в диапазоне 0,2-100 нсек производится только фотографированием, что усложняет получение результатов измерения однократных интервалов.
нриоора в предлагаемом устройстве экран ЭЛТ измерителя онтически связывается с цифратором перемещения электронного луча, кодовая шкала которого выполняется на основе волоконной оптики. При этом входные концы оптических волокон (световодов), образующие кодовую щкалу, вмонтированы в стенку (экран) баллона трубки, а выходные- объединяются поразрядно в и
оптически связываются с соответствующими фотоэлектронными умножителями.
На фиг. 1 дана блок-схема измерителя; на фиг. 2 - цифратор перемещения электрониого луча с десятичным кодом Грея; на фнг. 3-
кодовая шкала цифратора с двоичным кодом Грея.
Измеритель состоит из электроннолучевой трубки /, генератора горизонтальной развертки 2, генератора вертикальной развертки 3,
формирователей импульсов заиуска 4, Ь калибратора 6 и цифратора перемещения электронного луча, состоящего из кодовой шкалы 7, световодов 8, фотоэлектронных умножителей 9 (ФЭУ), промежуточного регистра 10,
преобразователя кода Грея в двоичный код // и цифрового иидикатора 12.
напряжения или импульс, длительность которого превышает длительность интервала развертки генератора 2. Причем скорость нарастания переднего фронта импульса или перепада напряжения генератора 3 дложиа быть равной или выше скорости нарастания переднего фронта импульса генератора 2. Выход генератора 3 связан с вертикальной (сигнальной) отклоняющей системой 14.
Блок 6 вырабатывает одиночные калибровочные интервалы, задаваемые двумя импульсамн - стартовым и стоповым. Выходы калибратора через переключатель соединены со входами соответствуюш.их формирователей 4. 5.
Кодовая шкала цифратора 7 герметически вмонтирована в стенку баллона трубки 1 и расположена вдоль лииин временной развертки. Выходные концы кодовой шкалы объединены в разрядные н :гуты, которые оптически связаиы с фотоэлектронными умиожителями 9, выходы которых подключены ко входам триггеров нромежуточного регистра
10,служащего в качестве промежуточного запоминающего устройства. Выходы нромежуточпого регистра 10 подключены к блоку
11,осуществляющему преобразование кода Грея в двоичный код. Выходы блока // соединены с цифровым индикатором 12.
Для преобразования электрической энергии электронного луча в световую торцовые иоверхности нитей световодов покрывают слоем люминофора, либо сами световоды изготавливаются из люминесцирующнх пластмасс. При достаточно высокой энергии электронов оптическне волокна могут быть изготовлены из стекла, в котором образуется свечение Черенкова.
Прииции работы ирибора основан на измерении расстояния, которое проходит электронный луч по экрану с момента запуска стартовым импульсом генератора горизонтальной разверткн и до момента появления стопового импульса. Перед измерением генераторы разверток 2, 3 находятся в ждущем режиме. Регистр 10 и индикаторный блок 12 «сброщены в нулевое положение, а электронный луч сфокусирован и выведен в нулевую точку - в точку Л на фиг. 3, расноложенную на некотором расстоянии от кодовой щкалы цифратора. Стартовый импульс поступает па вход «старт, формпруется в блоке 4, а затем запускает генератор горизонтальной развертки 2. Прн этом электронный луч начнет перемещаться вдоль шкалы цифратора до точки В. Стоповый импульс ироходит формирователь 5 и запускает генератор вертикальной разверткн 3, связанный с сигнальной отклоняющей системой. В результате луч из точки В перемещается в вертикальном направлении и пересекает шкалу цнфратора, возбуждая при этом люминесцирующий материал световодов. Полученный такнм образом световой импульс передается по волоконным световодам л& входы соответствующие ФЭУ, которые после успления выдают электрический импульс для записи кода в регистр 10. В блоке // код Грея преобразуется по известной логической схеме в двоичный код, а затем поступает в индикатор 12.
В результате сложения двух векторов скоростей (горизонтальный и вертикальный) луч пересекает шкалу цифратора под некоторым острым углом по отиощению к направлению
иеремещения (см. фиг. 3). Чтобы исключить нри этом неопределенность отсчета, в кодовой шкале оптические нити располагаются со сдвигом. Причем ряд нитей старшего разряда сдвигается относительно ряда младшего
разряда таким образом, чтобы величина угла между линией перехода от одного числа к другому (числовой граиицей) н продольной шкалы равнялась углу, образованному линией горизонтальной развертки и линией пересечения шкалы цифратора. Па фиг. 3 видно, что чем острее угол пересечения, тем длиннее числовая граница шкалы. С увеличением же числовой граиицы иовышаются требования к стабильности скоростей разверток, иначе возрастает вероятность иеопределеииости отсчета. Поэтому целесообразно скорость вертикальной развертки брать равной скорости горизонтально разверткн или превышающей ее. В этом случае угол пересечения будет заключаться в пределах 45-90°.
Разрешающая способность измерителя зависит от скорости записи (скорости развертки) н диаметра электронного луча. В свою очередь максимальиая скорость записи и мииимальиый диаметр луча ограничиваются той минимально необходимой энергией возбуждения люминофора, которая должна обеспечить регистрацию светового импульса в каждом отдельиом световоде при пересечении кодовой
шкалы электронным лучом.
Предмет изобретения
1. Измеритель временных интервалов пиконаносекундного диапазона иа электроннолучевой трубке, содержащий иодсоеднненные к горизонтальной и вертикальной отклоняющим системам выходы соответственно генераторов горизонтальной и вертикальной разверток,
входы которых соедннены с формирователя.ми имиульсов зануска, соединенные через переключатель с калибратором, отличающийся тем, что, с целью повышения разрещающей способиости и представления результатов нзмереиия в цифровом виде, измеритель содержит фотоэлектронные умножители, промежуточный регистр, преобразователь кода Грея в двоичный код, цифровой индикатор, а в экран электроннолучевой трубки вмонтирована кодовая щкала цифратора перемещения электронного луча, выполненная из оптических волокон, выходные концы световодов которой объединены поразрядно н связаны с фотоэлектронными умножителями, выходы котозователь кода Грея в двоичный код подключены к цифровому индикатору. 2 .ель „о „. ,, „„„,.,оц„.„ .ем, ЧТО, с целью исключения неопределенности отсчета при пересечении лучом кодовой шкалы, световоды старшего разряда расположе„ысо ciZ;;:; .eLSrSBS™ шего разряда.
1 13 /4 /m/.mj гт: W rj
9 9
Фиг. г
