Цифровой измеритель энергии одиночных импульсов оптических квантовых генераторов Советский патент 1979 года по МПК G01R21/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, может найти применение в автономных измерительных устройствах и в датчиках для автом-атичеокого контроля параметроБ импульсных генераторов.

Известен цифровой измеритель энергии ОДИНОЧ.НЫХ импульсов оптических квантовых генераторов (ОКГ) .по основному aiBT. св. № 468173, содержащий пиродетектор, линию задержки, магнитный гистерезисБый элемент (МГЭ), считывающий одновибратор и счетчик импульсов, подсоединенный через выходной ключ, управляемый магнитным гистерезисным элементом, к генератору счетных импульсов 1.

Основным узлом устройства является магнитный гистерезисный элемент, который непосредственно преобразует энергию входного видеоимпульса произ1вольной формы в длительность выходного прямоугольного импульса. Длительность последнего электронно-счетным методом преобразуется в числовой эквивалент, пропорциональный энергии измеряемого импульса ОКГ.

Для контроля выходных параметров импульсных ОКГ необходимы не только измерители анергии одиночных импульсов, но также и измерители мощности излучаемых импульсов. Это вызывает увеличение объема измерительных устройств и значительное удорожание процесса контроля импульсных ОКГ в целом.

Цель изобретения - обеспечение одновременного измерения энергии, длительности и мощности импульса.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель энергии одиночных ямпульсов ОКГ, содержащий пиродетектор, линию задержки, магнитный гистерезисный элемент (МГЭ), считывающий одновибратор и счетчик -импульсов, подсоединенный через выходной ключ, управляемый малнитным гистерезисным элементом, к генератору счетных импульсов, введены преобразователь отношения количества импульсов, вспомогательный магнитный гистерезисный элемент, дополнительный и выходной ключи. При этом записывающая обмотка вспомогательного МГЭ соединена с выходом дополнительного ключа, один вход которого подключен к пиродетектору, а другой вход - к шине эталонного напряжен я. Считывающая обмотка всполюгательного МГЭ подключена к выходу одно1вибратора, сигнальный вход выходного к-люча, управляющие вход которого подключен к выходу вспомогательного МГЭ, подсоединен к генератору счетных илгаульсов, а входы преобразователя отнощений количества импульсов - к выходам управляемого и выходного ключей. Такое техническое решение дополнительно позволяет получать на выходе преобразователя отношения количества имлульсов величину, Пропордиональную мощности измеряемого ОДИНОЧ1НОГО импульса, а на выходе вопамогательного выходного ключа - щеличину пропо.рциолальную длительности измеряемого импульса. На чертеже представлена функциональная электричвская схема устройства. Цифровой измеритель энергии одиночных Импульсов ОКГ содержит пиродетектор /, основной магнитяый гистерезисный элемент 2, линию 3 задержки, одновибратор 4, генерато1р 5 счетных импульсов, упра1вляемый ключ 6, счетчик 7 импульсов, дополнительный клюя 5, вспомогательный МГЭ 9, выходной ключ 10, связанный с выходам 11 и преобразователем 12 отношения количества импульсов. Каждый МГЭ имеет записываюш,ую, считывающую и выходную обмотку. В исходном состоя|Нии сердечники МГЭ 2 и 9 полностью перемагничены предшествующим иметульсом считывания от одновибратора 4, генератор 5 импульсО|В работает в непрерывном режиме, ключи 6, 8 и 10 закрыты, очетчик 7 и преобразователь 12 отнош:ения количества импульсов установлены на нуль. При поступлении от ОКГ на вход пиродетектора 1 одиночиого импульса, последНИИ преобразуется в энергию видеоимпульса, который поступает на обмотку записи МГЭ 2 и переводит его сердечник (магнитопровод) из исходного состояния полного насыщения в некоторое промежуточное, определяемое магнитной индукцией Вь 6i u,a)dt, где Во - магиипная индукция сердечника МГЭ 2 в исходном состоянии; 5 - площадь сечения сердечника МГЭ 2; ffiji - число витков записывающей обмотки МГЭ 2; i(0 - напряжение входного видеоимпульса;Тех - длительность входного видеоимпульса. Одновременно входной видеоимпульс на время Твх открывает ключ 5 и в течение длительности импульса Тв,; под действием звгалонного напряжения U зт, поступающего на вход ключа 8, аналогично происходит перемагничивание сердечника (магнитопровода) МГЭ 9 из исходного состояния в промежуточное, определяемое магнитной индукцией: + - - U,, о щ I , где Во, S,w{ - пара-мстры магнитопровода МГЭ 9. Одновременно с «прямым перемагничиванием сердечников МГЭ 2 н 9 входной видеоимпульс, задержанный линией 3 на время, не менее Твх,.,,.,. поступает на вход одновибратора 4, который вырабатывает импульс считывания с параметрами Uz, тгПоследний, поступая на входы считывающих обмоток МГЭ 2 и 9, обусловливает появление на выходах обоих МГЭ прямоугольных видеоимпульсов длительностью соответственно. в процессе обратного перемагничивания сердечника МГЭ 2 его индукция принимает исходное значение Во , (3) e; B..-.B-, Sw. где ш2 - число витков считывающей обмотки МГЭ 2. Длительность выходного видеоимпульса МГЭ 2 может быть определена из выражений (1) и (3) ь. .1 Поскольку видеосигнал на выходе пиродетектора имеет вид и,(,.р,(5) то длительность выходного импульса МГЭ 2 пропорциональна энергии импульса ОКГ - (t), (6) где /Ci - коэффициент пропорциональности преобразования пиродетектора; KZ - коэффициент пропорциональности преобразования МГЭ 2 ff 3 /Л-) - W - энергия импульса ОКГ ,(;)d P.t,,, где p(t) - мгновенное значение мощности излучения в импульсе ОКГ; Р - среднее значение мощности импульса. Аналогично может быть получено выражение, оиределяющее длительность выходного импульса МГЭ 9, Лз в течение времени существования выходных импульсов ТВУХ и твц от ге нератора 5 через .ключи 5 и 1о на входы преобразователя 12 поступают счетные .импульсы, количество которых пропорционально энергии и длительности -импульса ОКГ соответственно f-TU .TLx, где / - частота следования счетных импульсов. На выходе преобразователя 12 образуется сигнал, пропорциональный среднему значению мощности импульса ОКГ, J JV/k Р,0. л л:з-{/9т Использование двух МГЭ выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как позволяет измерить сразу три пар аметра контролируемого импульса: энергию, фиксируемую счетчиком 7, длительность импульса (на выходе 11 устройства) и мощность импульса. Существенным достоинством устройства является независимость параметров выходного сигнала преобразователя 12 (канала измерения мощности Импульса) от иестабильности параметров импульса считывания, вырабатываемого одновибратором 4. Формула изобретения Цифровой измеритель энергии одиночных импульсов оптических квантовых генераторов по авт. св. № 468173, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одновременного измерения энергии, длительности к мощности импульса, в него введены преобразователь отнощения количества импульсов, вспомогательный магнитный гчстерезисный элемент (МГЭ), дополнительный и выходной ключи, при этом записывающая обмотка вспомогательного МГЭ соединена с 1выходом дополнительного ключа, один вход которого подсоединен к пиродетехтору, а другой вход подключен к щине эталонного напряжения, считывающая обмотка вспомогательного МГЭ подключена к выходу одновибратора, сигнальный вход выходного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу вспомогательного МГЭ, подсоединен к генератору счетных импульсов, а входы преобразователя отношений количества импульсов подключены к выходам управляемого и выходного ключей. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе; 1. AeTopclcoe свидетельство СССР № 468173, кл. G 01 R 21/00, 1972.