Способ измерения времени задержки и его дисперсии в ультразвуковой линии задержки

Способ измерения времени задержки и его дисперсии в ультразвуковой линии задержки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

{61) Дополнительное к авт, свид-ву— (53)<. f(n. з

Н 03. Н 9/30

Н 03 Н 7/30 (22) Заявлено 26 .12. 78 (2f) 2704 390/18-23

С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Ио—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет— ()публиковаио 30.1280, Ьюнкетень Йо 48 (53) УДК 621. 374..55(088.8) Дата опубликования описания 10 .01 . 81 (72) Авторы

ИЗО6РЕтЕНиЯ

И. Н. Григорьев, Р. И. Капранов и Л. Д. Чуракова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ И ЕГО

ДИСПЕРСИИ В УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при измерениях параметров ультразвуковых линий задержки (УЛЗ).

Известны различные способы измерения времени задержки и его дисперсии в

УЛЗ .

Известен, например, способ измерения времени задержки и его дисперсии в УЛЗ методом импульсной модуляции >. основанным на сравнении интервала времени между двумя импульсами, один из которых задержан на известный регулируемый интервал временИ, а второй — на неизвестный измеряемый интервал f1j .

Этот метод характеризуется неоднозначностью результата, зависящего от формы импульса, и не обладает критерием наотройки для точных измерений .

Из известных способов наиболее близким к предложенному является способ измерения времени задержки и .его дисперсии в УЛЗ, при котором из:-; меряют разность фаз между входным и выходным радиоимпульсами со стабильной фазой заполнения по отношению к его огибающей (2J .

Недостатком этого способа является неопределенность в выборе отсчетной фазы заполнения радиоимпульса на выходе УЛЗ . Основная причина такой >:еопределен ности связана с затягива",тем фронта радиоимпульса на выходе

УЛЗ. из-за ограниченности ее полосы пропускания или нелинейности фазовой характеристики . В ленточных УЛЗ пос,леднее является следствием дисперсии скорости распространения, в частности, сдвиговых волн в упругом звукопроводе . Поэтому точность измерения таким способом оказывается невысокой.

Целью изобретения является повыше—

35 ние точности измерения времени за.держки и его дисперсии при произвольных фронтах радиоимпульса на выходе линии задержки, Это достигается тем, что в спосо2О бе измерения времени задержки и его дисперсии в УЛЗ, при котором измеряют разность фаэ между входным и выходным радиоимпульсами со стабильной

" фазой заполнения по отношению к огибающей» минимизируют набег разности фаэ между совпадающими во времени радиоимпульсами на входе и выходе линии задержки, изменяя частоту заполнения и разность фаз между двумя им30 пульсами в периодической пос»1елов; 792546 тельности пар радиоимпульсов, при этом время задержки определяют по интервалу времени между импульсами в одной паре, а дисперсию времени задержки — по приращению этого интер. вала при изменении частоты.

Изменение частоты заполнения и разности фаэ (интервала времени) между двумя импульсами в периодической последовательности пар радиоимпульсов позволяет минимизировать набег раз ности фаз между двумя совпадающими во времени .импульсами на входе и выходе УЛЗ. При этом отсутствует необходимость в выборе отсчетной фазы заполнения и устраняется ошибка, связанная с неопределенностью такого выбора при затянутых фронтах радиоимпульса на выходе УЛЗ . Изменение частоты вызывает минимальный набег разности фаз лишь в том случае, когда интервал времени между импульсами в одной паре равен времени задержки сигнала УЛЗ . Это время задержки отличается от группового времени на минимальную величину, равно фазовому времени или от3 ичается от последнего на целое число полупериодов частоты заполнения. Таким образом, минимиэа ция набега разности фаэ между совпадающими во времени импульсами позволяет избежать ошибки при измерении дисперсии времени задержки в виде приращений регулируемого интервала времени между импульсами в паре при отклонении частоты от номинальной на зацанную величину. Для измерения времени задержки и его дисперсии в диапаэоне частот формируют периодическую последовательность пар радиоимпульсов

Устанавливают интервал времени между импульсами в одной паре, равный номинальному значению времени задержки на заданной частоте по критерию мицимизации приращений разности фаз между совпавшими во времени вторым импульсом каждой пары незадержанного сигнала с первым импульсом той же пары задержанного сигнала при их сумглировании в противофазе и при вариации частоты заполнения относительно заданной. Изменяя частоту заполнения в пределах полосы пропускания, вос станавливают результат суммирования импульсов путем изменения интервала времени между импульсами в паре. Далее считывают дисперсию времени задержки в виде приращений указанного интервала времени.

На чертеже показана блок-схема установки для измерения времени задержки и его дисперсии в УЛЗ в соответствии с предложенным способом.

Б состав установки входят генератор 1 эа.цержки измерителя временных интервалов, суммирующее устройство 2, импульсный модулятор 3, генератор 4 радиоимпульсов, измеряемая УЛЗ 5, аттенюатор 6, сумматор 7, осциллограф U. Импульсный модулятор 3 состоит из трех блоков-генераторов 9-11 соответственно ударного, модулирующего и стробирующего импульсов. После суммирования в устройстве 2 запускающего и задержанного импульсов, снимаемых с генератора 1 задержки (прибора И2-17), сигнал поступает на запуск импульсного модулятора 3. эти импульсы используются для формирования в генераторе 4 испытательного сигнала в виде последовательности пар идентичных между собой радиоимпульсов.

Испытательный сигнал по двум каналам, через УЛЗ 5 и аттенюатор 6, поступает на общую нагрузку в сумматоре 7.

Инверсия фазы в сумматоре 7 и регу— лировка амплитуды осуществляется в канале незадержанного сигнала. Суммарный сигнал усиливается и контролируется визуально на экране осциллографа 8.

Таким образом, последовательность радиоимпульсов формируется при помощи генератора 4 радиоимпульсов, обеспечивающего стабилизацию начальной фазы заполнения, и генератора 1 задержки измерителя временных интервалов . B этом случае генератор задержки 1 выполняет роль задерживающего устройства, с выхода которого на запуск генератора 4 поступают пары импульсов, интервал между которыгли может быть установлен с высокой точностью. В результате этого сигнал на выходе генератора 4 представляет собой последовательность периодичес— ких пар радиоимпульсов, стабилизированных по начальной фазе заполнения . Последнее позволяет реализовать в измерительной системе "идеальную" задержку второго (опорного) импульса в паре по отношению к предшествующему ему во времени, равную интервалу времени между ними. Сравнение по фазе опорного и задержанного радиоимпульсов с равными амплитудами осуществляется путем их суммирования в противофазе. Контролируя минимальную амплитуду суммарного импульса, можно установить разность фаз между радиоимпульсами с точностью до целого числа .7 . Критерием минимизации разности межцу "идеальной" и реальной задержками испытательного сигнала является минимальный сдвиг по фазе между опорным и задержанным импульсами при изменении частоты.

Примером использования предлагаемого способа может служить измерение дисперсии времени задержки УЛЗ волноводного типа с ленточным звукопроводом. Объектом измерений являются

УЛЗ с групповым временем задержки порядка 1,5 мс, работающие в диапазоне частот от 4 МГц до 12 МГц. Спектр испытательного сигнала (с длительностью радиоимпульсов, достигающей

300 мкс) занимает не более 1, > г г>.

792546

Формула изобретения

Составитель В. Банков

Редактор Т . Пилипенко Техред T. Маточка Корректор "° Григорук

Заказ 9599/63 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . Проектная, 4 бочего диапазона частот уЛЗ, что позволяет передать его через УЛЗ с ми— нимальными искажениями . В соответствии с предложенным способом искажения фронтов радиоимпульсов не влияют на результаты измерений, так как на каждой частоте достаточно обеспечить компенсацию лишь в области установившейся амплитуды суммарного радиоимпульса. Зависимость от частоты приращений фазового времени задержки относительно номинального значения носит несимметричный характер наибольшие фазовые искажения имеют место в области низких частот рабочего диапазона УЛЗ . Результаты измерений показывают,что в ленточном звукопроводе, 15 с шириной 10 мм при распространении сдвиговой волны дисперсия группового времени задержки, достигающая 1 мкс, является основной причиной затянутых фронтов, что исключает возможность QQ применения иных способов измерения дисперсии времени задержки УЛЗ .

Предложенный способ измерения времени задержки и его дисперсии устраняет неоднозначность выбора отсчетной точки высокочастотного заполнения задержанного радиоимпульса и обеспечивает непосредственное измерение дисперсии времени задержки. Зто обусловливает высокую точность измерений . о

Способ измерения времени э адержки и его дисперсии в ультразвуковой линии задержки, при котором измеряют разность фаз между входным и выходным радиоимпульсами со стабильной фазой заполнения по отношению к огибающей, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения при произвольных фронтах радиоимпульса на выходе линии задержки, минимизируют набег разности фаз между совпадающими во времени радиоимпульсами на входе и выходе линии задержки, изменяя частоту заполнения и разность фаз между двумя импульсами в периодической последовательности пар радиоимпульсов, при этом время задежки определяют по интервалу времени между импульсами в одной паре, а дисперсию времени задержки — по при— ращениям этого интервала при изменении частоты .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бова Н. Т. и др. Методы измерения групповой скорости и группового времени задержки. Известия высших учебных заведений", ñåð. "Радиотехника", 1965, т. 8, ii 4, с. 391-403.

2.Heskimin Н. IRE Transact опа!

Vetrasonis Eng. Pesve, 1975, rn.5,с. 25