Спектрометрический преобразователь временных интервалов Советский патент 1976 года по МПК G01T7/00 

(54) СПЕКТРОЛШТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

ном режиме высокочастотный генератор периодической серии импульсов 1.Однак этот преобразователь временных интервалов не обеспечивает эффективного подавгления неоднородностей временной шкалы, которые обусловлены компонентами спектра когерентных со старт сигналами помех (переходных процессов и наводок, действующих в измерительных цепях прибора), кратными по частоте серии импульсов дополнительного генератора. Период серии импульсов дополнительного генератора выбирается, как правило, несколько большим максимального интервала корреляции функции неоднородностей временной шкалы, величина которого для современных спектрометрических преобразователей временных интервалов лежит в области 10-5О нсек. С учетом этого фактора част.ота серии импульсов дополнительного генератора вь.бирается в диапазоне 20100 Мгц, При работе с такими относительно высокими частотами и пикосекун- дным временным разрешением (со значительным коэффициентом преобразования исследуемых временных интервалов) даже тщательная экранировка не позволяет полностью устранить воздействие высокочастотных наводок на измерительнь-ь :;ьпи преобразователей время-амплитуда и таким образом существенно ослабить обусловленные ими неоднородности временной шкалы,

Известен спектрометрический преобразователь временных интервалов со статической линеаризацией шкалы, содержащий источник входных старт и стоп-сигналов, две схемы селекции стоп-сигналов, две линии задержки, генератор случайных задержек сигнала, преобразователи времяамплитуда и схему вычитания, компаратор 2, Генератор случайной задержки сигналов собирается на генераторе пилообразного напряжения с внешним запуском от входных старт-сигналов и генераторе случайно изменяющегося напряжения.

Однако открытый вход со стороны источника стоп-сигналов существенно ограничивает область применения устройства; в частности , оно не может использоваться в широко распространенных случаях случайного входного потока стоп-сигналов высокой интенсивности; устройство не обеспечивает эффективного подавления временной шкалы, обусловленных когерентными со старт-сигналами паразитными переходными процессами и наводками, имеющими место в схемах селекции сигналов; имеются значительные потери во

временном разрешении, обусловленные

операцией статистического разравнивания неоднородностей шкалы.

Цель изобретения - повышение линейности временной шкалы и загрузочной способности.

Достигается это благодаря тому, что выход схемы селекции стогн-сигналов подключен к входу генератора случайных задержек сигналов, а выход послр днего подключен к первым входам обоих преобразователей время-амплитуда, служащим для фиксации псевдослучайных временных интервалов, при этом вторые входы этих преобразователей подключены через автономные линии задержки к выходам генераторов старт- и стоп-сигналов.

На чертеже представлена схема описываемого спектрометрического преобразователя временных интервалов пикосекундного разрешения со статической линеаризацией шкалы.

Предлагаемый спектрометрический преобразователь содержит источник стартсигналов 1, источник 2 стоп-сигналов.; схему 3 селекции стоп-сигналов, состоящую из формирователя 4 строб-импульса, длительностью которого задается рабочий диапазон измерений исследуемых време ных интервалов, и клапана 5, соединенных между собой двухсторонней связью; связь в направлении 4-5 служит для открывания строб-импульсам клапана 5, а связь в направлении 5-4 служит для обрыва строб-импульса в момент появления на выходе клапана 5 стоп-сигнала; генератор 6 случайной задержки сигналов, содержащий генератор 7 пилообразного напряжения с внешним запуском, генератор 8 случайно изменяющегося напряжения и компаратор 9; преобразователь 10 время-амплитуда для анализа временнь1х интерваглов С Гд J IT+TC) ; преобразователь 11 время-амплитуда для анализа временных интервалов 7 л.ч с

линии задержки 12 и 13 с электрической длиной

схему линейного вычитания 14.

л-г.

Описываемое устройство работает следующим образом.

Синхронно со старт импульсом с выхода источника старт-сигналов запускается формирователь 4 строб-импульсов, формирующий прямоугольный импульс, длительностью которого задается рабочий временной диапазон; строб-импульс разрешает прохождение стоп-сигнала с выхода источника 2 стоп-сигнала через клапан 5, Временная задержка стоп-сигнала в клапане 5 имеет KoivraoHeHT 4 С . зависящий от измеряемого временного интервада Г , который возникает из-за всегда имеющих мест в реальных схемах модуляций вершины стро импульса когерентными со старт -сигналом переходными процессами и наводками. Если в известных преобразователях временяых интервалов зависимость дТГ от Т однозначно приводит к ухудшению дифференциальной линейности шкалы и временно го разрешения, то в предложенном преобразователе величина д f совместно со случайной временной задержкой сигналов Т в генераторе случайной задержки 6 1 Г. д Г СГ) дифференциально исключает ся при вычитании сигналов двух преобразователей время-амплитуда 10 и 11, Выделенный клапаном 5 с.топ-сигдал запускает генератор 7 пилообразного напряжения, выход которого подается на один из двух входов компаратора 9, На другой вход компаратора поступает низкочастотный сигнал с выхода генератора 8 случайно изменяющегося напряжения, в качестве которого при случайном потоке сигналов с успехом могут использоваться и периодические низкочастотньш генераторы треугольной или синусоидальной формы. В момент сравнения напряжения на обоих входах компаратора, на его выходе формируется сигнал, случайный по фазе относительно старт- и стоп-сигналов; этот сигнал запускает оба преобразователя вре мя-амплитуда Ю и 11, в результате чего в обоих преобразователях начинается линейный заряд накопительных конденсаторов, который обрывается в момент появления задержанного старт-сигнала на выходе линии задержки 12 (для преобразователя 1О) и в момент появления задержанного стоп-сигнала на выходе линии задержки 13 для преобразователя 11. Таким образом, изменение потенциала на накопительных конденсаторах преобразователей 10 и 11, а следовательно и амплитуды их выхвдных импульсов будут пропорциональны соответственно временным интервалам Г Г .j-(r-t-f) и Т. Тд J -f. С выхода обоих преобразователей 10 и 11 имтгульсы одновременно поступают на входы схемы линейного вычитания 14, формирующей на выходе окончательный результат измерений. Выход схемы линейного пропускания можно непосредственно соединить с входом стандартного многоканального амплитудного анализатора, который в этих случаях, является конечным каскадом системы группировки выборок измеряемых аналоговых величин. Формула изобретения Спектрометрический преобразователь временных интервалов пикосекундного разрешения со статистической линеаризацией шкалы, содержащий источник входных старт и стоп-сигналов, схему селекции стопсигналов, генератор случайных задержек сигналов, две линии задержки, два преобразователя время-амплитуда и схему вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности временной шкалы и загрузочной способности, выход схемы селекции стоп-сигналов подключен ко входу генератора случайных задержек сигналов, а выход последнего подключен к первым входам обоих преобразователей время-амплитуда, служаших для фиксации псевдослучайных временных интервалов, при этом вторые входы этих преобразователей, подключены через автономные линии задержки к выходам генераторов старти сто№-сигналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Маталин Л. А. Электронные методы ядерной физики , М. Атомиздат, 1943 г., стр. 255-263. 2.Nucteop D-nstrumeTrts and Meihods V.60, 1968г., p. 337-339 (прототип).

L J I t