Устройство для измерения времени запаздывания сигнала в фотоприемниках

Устройство для измерения времени запаздывания сигнала в фотоприемниках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u>883857 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 180 380 (21) 2894814/18-21 (51)М. Кл З с присоединением заявки ¹

04 F 10/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231181. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 2311,81 (53) УДК б21. 317. .799:62-501. .224(088.8) (72) Автор

Е.С.Колесник (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ

СИГНАЛА В ФОТОПРИЕМНИКАХ

Изобретение относится к измерению временных параметров фотоэлектронных устройств и может быть использовано в контрольно-измерительной технике.

Известно устройство, предназначенное для измерения времени задержки сигнала в фотоприемнике и содержащее последовательно включенные источник света, оптический модулятор, оптичес10 кую линию задержки и фотоприемник, а также генератор опорных колебаний подсоединенный к оптическому модулятору и фаэометр, входы которого соединены с генератором опорных колебаний и 15 выходом фотоприемника. Определение времени запаздывания в фотоприемнике в таких устройствах производится путем измерения разности фаз сигналов, поступающего на оптический модулятор 20 с генератора опорных колебаний и снимаемого с выхода фотоприемника. Время запаздывания вычисляют по измеренной разности фаэ при известных значениях частоты опорных колебаний и времени задержки в оптической линии задержки g1) .

Однако эти устройства имеют низкую точность измерений вследствие того, что сущесгвующие фаэометры не 30 позволяют измерять разность фаз сигналов с высокой точностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее усилитель с подключенным к егo выходу частотометром и последовательно включенные источник света, оптический модулятор, оптическую линию задержки, фотоприемник и аттенюатор. При выполнении условий самовозбуждения в нем возникают автоколебания измеряя частоту которых с помощью частотомера, определяют время задержки сигнала в фотоприемнике (2).

Однако известное устройство имеет ограниченную точность измерений изза низкой чувствительности к различным значениям измеряемого времени запаздывания.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени запаздывания сигнала в фотоприемниках, содержащее широкополосный усилитель, первый выход которого подсоединен ко входу частотомера, и последовательно соединенные источник света, оптический модулятор, оптичес883857 кую линию задержки, фотоприемник и аттенюатор, дополнительно введены два смесителя и.высокочастотный генератор, причем выход аттенюатора :соединен со входом первого смесителя, выход которого подключен ко входу широкополосного усилителя, второй выход которого подсоединен ко входу второго смесителя, а выход последнего — ко входу оптического модулятора, при этом гетеродинные входы. смесителей соединены с выходами высо- 10 кочастотного генератора.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник света, например, оптический квантовый генератор 1, излучение которого, пройдя через оптический модулятор 2, поступает через оптическую линию 3, задержки на фотоприемник 4. С выхода фотоприемника 4 сигнал через управляемый аттенюатор 5 подают на вход первого однополосного смесителя б.

Выход первого смесителя б соединен со входом широкополосного усилителя

7, второй выход которого соединен со входом второго однополосного смесителя 8. Сигнал с выхода смесителя 8 подают на оптический модулятор 2.

Кроме того, на гетеродинные входы смесителей б и 8 поступают колебания с высокочастотного генератора 9.

Первый выход широкополосного усилителя 7 соединен со входом частотомера 10. Устройство представляет собой генератор с преобразованием частоты колебаний в цепи задержанной обратной связи.

Цепь обратной связи широкополосного усилителя 7 состоит из последовательного соединения второго однополосного смесителя 8, оптического 40 модулятора 2, оптической линии. 3 задержки, фотоприемника 4, управляемого аттенюатора 5 и второго смесителя б, причем оптический канал цепи задержанной обратной сВЯзи заьыкает- 4 ся излучением источника света, проходящим через оптический модулятор

2, оптическую линию 3 задержки и поступающим на фотоприемник 4. Однополосные смесители б и 8 с помощью О высокочастотного генератора позволяют произвести преобразование частоты автоколебаний, повышая ее в цепи обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

При определенном значении коэффициента.усиления широкополосного усилителя 7 выполняется условие самовозбуждения (условие амплитуд), и в контурной цепи, образованной оп- 50 тическим модулятором 2, оптической линией 3 задержки, фотоприемником 4, аттенюатором 5, первым смесителем б, усилителем 7 и вторым смесителем 8, возникают автоколебания, модулирую-,$$ щие по интенсивности оптический луч, Частота возникающих автоколебаний Я с помощью второго смесителя 8 и высокочастотного генератора 9 преобразуется в более высокую частоту, равную и - м +Я, где ш2 — постоянная частота колебаний высокочастотного генератора.

Колебания с суммарной частотой и

1 проходят через оптический канал устройства, состоящий иэ оптического модулятора 2, оптической линии 3 задержки и фотоприемника 4 через управляемый аттенюатор 5 поступают на,вход первого смесителя б. С помощью этого смесителя и высокочастотного генератора 9 суммарная частота колебаний преобразуется в разностную, равную частоте автоколебаний

e>-= а - w2--g

В установившемся режиме частота автоколебаний в таком устройстве определяется из фазового условия самовозбуждения

<(en оЫ « =»ii где сфп — время задержки сигнала в фотоприемнике; с0 - время задержки сигнала в оптической линии задержки, время задержки сигнала в электрической цепи устройства, состоящей из последовательного соединения аттенюатора 5, первого смесителя б, ширикополосного усили. теля 7, второго смесителя 8.

Таким образом, измеряя частоту автоколебаний с помощью частотомера

10, можно определить величину времени задержки сигнала в фотоприемнике. Аттенюатор 5 позволяет поддержать амплитуду сигнала на входе первого смесителя б постоянной, что приводит к устарению зависимости частоты автоколебаний из-за нелинейности характеристик усилительных элементов в широкополосном усилителе.

При измерении времени задержки сигналов в фотоприемнике 4 происходит изменение фазового набега сигнала в цепи обратной связи(ш +Яффп . » „), Условие фаз при этом выполняется на новой .Частоте. Следовательно, частота автоколебаний изменяетая, и по изменению частоты автоколебаний, регистрируемому частотомером IO,можно: определить величину изменения времени задержки сигнала в фотоприемнике.

Погрешность определения времени задержки сигналов в фотоприемнике зависит от крутизны К, зависимости частоты автоколебаний Я., от времени запаздывания сигнала в фотоприемнике ф„и определяется зависимостью. 2 g м К2

883857

15

Формула изобретения

Составитель В.Рябцев

Техред A.Савка Корректор И лароши

Редактор Н.Рогулич

Заказ 10228/71 Тираж 460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Ф вЂ” дисперсия флуктуаций часг О. тоты автоколебаний. Крутизна зависимости Я=Я(@ в предлагаемом устройстве равна

ag I g. < аа+ олЬ

К= + Ф

sty Ффп "олъ+ ьа (фп оиь+ ъа1" i 5

В известном устройстве крутизна зависимости определяется формулой

1ф toh3&3Э

Следовательно, при одинаковой стабильности частоты автоколебаний предлагаемое устройство позволяет уменьшить погрешность измерения времени запаздывания сигнала в фотоприемнике в g; — раз. Повышение точКи ности измерений обусловлено повышением частоты колебаний в цепи обратной связи.

Устройство для измерения времени запаздывания сигнала в фотоприемниках содержащее широкополосный усилитель первый выход которого подсоединен ко 25 входу часТотомера, и последовательно соединенные источник света, оптический модулятор, оптическую линию задержки, фотоприемйик и аттеньюатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены два смесителя и высокочастотный генератор, причем выход аттеньюатора соединен со входом первого смесителя, выход которого подключен ко входу широкополосного усилителя, второй выход которого подсоединен ко входу второго смесителя, а выход последнего — ка входу оптического модулятора, при этом гетеродинные входы смесителей соединены с выходом высокочастотного генера.тора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Волков С. В. и др. Зависимости задержки сигнала ФЭУ от длины волны светового сигнала. - "Приборы и техника эксперимента", 1970, Р 6, с. 168-170.

2. Авторское свидетельство СССР

9 536465, кл. G 04 F 10/04, 1976.