Измеритель временных интервалов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

328483

Союз Советскик

Социалистических

Республин

Зависимое от авт, свидетельства ¹

М. Кл. G 06j 3/00

G 04f 11/00

Заявлено 31.111.1970 (№ 1423473118-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 02.11.1972, Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 27.III.1972 йотеитет AO делаю изооретениА и открытие ори Совете Министров

СССР

УДK 681.325(088.8) Автор и;обретения

Н. А. Самоваров

Заявитель

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

ПИ КОНАНОСЕКУНДНОГО ДИАПАЗОНА

НА ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ ТРУБКЕ

Изобретение относится 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 импульсов и измерительную линию задержки.

Измерение временных интервалов в диапазоне 100 — 300 нсек производится визуально при 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, Для исключения процесса фотографированияия кривой с экрана ЭЛТ, получения результата измерения автоматически в цифровом виде, повышения разрешающей способности прибора в предлагаемом устройстве экран

ЭЛТ измерителя оптически связывается с цифратором перемещения электронного луча, кодовая шкала которого выполняется на ос5 нове волоконной оптики. При этом входные концы оптических волокон (световодов), образующие кодовую шкалу, вмонтированы в стенку (экран) баллона трубки, а выходные — объединяются поразрядно в жгуты и

10 оптически связываются с соответствующими фотоэлектронными умножителями.

На фиг. 1 дана блок-схема измерителя; на фпг. 2 — цифратор перемещения электронного луча с десятичным кодом Грея; на фиг. 3—

15 кодовая шкала цифратора с двоичным кодом

Грея.

Измеритель состоит из электроннолучевой трубки 1, генератора горизонтальной развертки 2, генератора вертикальной развертки 8, 20 формирователей импульсов запуска 4, б калибратора б и цпфратора перемещения электронного луча, состоящего из кодовой шкалы

7, световодов 8, фотоэлектронных умножителей 9 (ФЭУ), промеж .точного регистра 10, 25 преобразователя кода Грея в двоичный код

11 и цифрового индикатора 12.

Генератор 2 вырабатывает пилообразное напряжение и его выход связан с горизонтальной (временной) отклоняющей систс30 мой 18. Генератор 8 вырабатывает пепепад

328483

65 напряжения илп импульс, длительность которого превышает длительность интервала развертки генератора 2. Причем скорость нарастания переднего фронта импульса или перепада напряжения генератора 8 дложна быть равной пли выше скорости нарастания переднего фронта импульса генератора 2. Выход генератора 8 связан с вертикальной (сигнальной) отклоняющей системой 14.

Блок б вырабатывает одиночные калибровочные интервалы, задаваемые двумя им ульсами — стартовым и стоповым. Выходы калибратора через переключатель соединены со входами соответствующих формирователей

4 >r

Кодовая шкала цифратора 7 герметически вмонтирована в стенку баллона трубки 1 и расположена вдоль линии временной развертки. Выходные концы кодовой шкалы объединены в разрядные жгуты, которые оптически связаны с фотоэлектронными умножителями 9, выходы KQTopblx подключены ко входам триггеров промежуточного регистра

10, служащего в качестве промежуточного запоминающего устройства. Выходы промежуточного регистра 10 подключены к блоку

11, осуществляющему преобразование кода

Грея в двоичный код. Выходы блока 11 соединены с цифровым индикатором 12.

Для преобразования электрической энергии электронного луча в световую торцовые поверхности нитей световодов покрывают слоем люминофора, либо сами световоды изготавливаются пз люминесцпрующих пластмасс. Прп достаточно высокой энергии электронов >птические волокна могут быть изготовлены из стекла, в котором образуется свечение Черенкова.

Принцип работы прибора основан па измерении расстояния, которое проходит электронный луч по экрану с момента запуска стартовым импульсом генератора горизонтальной развертки и до момента появления стопового импульса, Перед измерением генераторы разверток 2, 8 находятся в ждущем режиме. Регистр 10 и индикаторный блок 12

«сброшены» в нулевое поло>кение, а электронный луч сфокусирован и выведен в нулевую точку — в точку А на фпг. 3, расположенную па некотором расстоянии от кодовой шкалы цпфратора. Стартовый импульс поступает па вход «старт», формируется в блоке 4, а затем запускает генератор горизонтальной развертки 2. При этом электронный луч начнет перемещаться вдоль шкалы цифратора до точки B.

Стоповый импульс проходит формирователь 5 и запускает генератор вертикальной развертки 8, связанный с сигнальной отклоняющей системой. В результате луч из точки Ь перемещается в вертикальном направлении и пересекает шкалу цифратора, возбуждая при этом люминесцирующий материал световодов.

Полученный таким образом световой импульс передается по волоконным световодам на входы соответствующие ФЗУ, которые после уси5

40 ленпя выдают электрический импульс для записи кода в регистр 10. В блоке 11 код Грея преобразуется по известной ",îãè÷åñêîé 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 отношению к направлению перемещения (см. фиг. 3). Чтобы исключить при 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 границей) и продольной шкалы равнялась углу, образованному линией горизонтальной развертки и линией пересечения шкалы цифратора. На фиг. 3 видно, что чем острее угол пересечения, тем длиннее числовая граница шкалы. С увеличением же числовой границы повышаются требован >я к стабильности скоростей разверток, иначе возрастает вероятность неопределенности отсчета. Поэтому целесообразно скорость вертикальной развертки брать равной скорости I.оризонтально развертки или превышающей ее.

В этом случае угол пересечения будет заключаться в пределах 45 — 90 .

Разрешающая способность измерит ля зависит от скорости записи (скорости развертки) и диаметра электронного луча. В свою очередь максимальная скорость записи и мишгмальный диаметр луча ограничиваются той минимально необходимой энергией возбуждения люминофора, которая должна обеспечить регистрацию светового импульса в каждом отдельном световоде при пересечении кодовой шкалы электронным лучом.

Предмет изобретения

1. Измеритель временных интервалов пиконаносекундного диапазона на электроннолу чевой труоке, содержащий подсоединенные к горизонтальной и вертикальной отклоняющим системам выходы соответственно генераторов горизонтальной и вертикальной разверток, входы которых соединены с формирователями импульсов запуска, соединенные через переключатель с калибратором, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и представления результатов измерения в цифровом виде, измеритель содержит фотоэлектропныc умножители, промежуточный регистр, преобразователь кода Грея в двоичный код, цифровой индикатор, а в экран электроннолучевой трубки вмонтирована кодовая шкала цифратора перемещения электронного луча, выполненная из оптических волокон, выходные концы световодов которой объединены поразрядно и связаны с фотоэлектронными у.множителями, выходы которых через промежуточный регистр и преобра328483

Соцарт

Слеп зователь кода Грея в двоичный код подключены к цифровому индикатору.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения неопределенности отсчета прп пересечении лучом кодовой шкалы, световоды старшего разряда расположены со сдвигом относительно световодов гпладшего разряда.

328483

Фиг. 5

Составитель М. Черенкова

Техред 3. Тараненко

Корректор Н. Шевченко

Редактор Е. Гончар

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 664/7 Изд. № 175 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мииисгров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5