Способ измерения времени задержки

Способ измерения времени задержки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы (,54) СНОСОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к измерительной технике и может бить использовано для измерения задержки, например в электрических, ультразвуковых линиях задержки, для измерения ско" рости распространения ультразвуковых колебаний в различных средах и т.д.

Известны способы измерения времени задержки, основанные на измерении времени прохождения видео- или радиоимпульсного сигнала (11.

Недостаток этих способов — ограниченная их точность, особенно при измерении малых времен задержки, когда величина последних становится сравнимой с длительностью импульса, а также за счет нестабильности переднего фронта импульса.

Известны также способы, основанные на использовании амплитудно-модулированных непрерывных колебаний. Регистрируемым параметром является фазовый сдвиг огибающей детектированного,напримЕр ультразвукового сигнала, отно2 сительно электрического возбуждающе- го напряжения (2).

Недостаток этих способов — низкая точность из-за малой чувствительности.

Наиболее близким техническим решением является способ, состоящий в следующем. На вход линии задержки подаются две последовательности фазо-когерентных высокочастотных радиоим10 пульсов. Задержка между последовательностями выбирается так, чтобы время прихода на приемный преобразователь (выход линии задержки) перво15 го отраженного .импульса второй последовательности совпадало с моментом прихода второго отраженного импульса первой последовательности. Затем, перестраивая задающий генератор по частоте (меняя частоту заполнения

J радиоимпульсов), можно найти цельш ряд таких частотных точек, в которых все, за исключением первого импульса первой последовательности, будут га91137 !

« I l f < sf н» прием»ом пре<1бр<1 1<111агеле

1<<.111у/)llе< 1|111 ито!10Й посл<, <,<1н 1те.пьности

Проведя измерение ряда таких нулевых

<астотных точек, нычиспяеlòÿ значение времени .1<<держки (3) .

Е< ли принимаемый сигнал первого отраженного импульса второй .поспедона ельнос.ти записать в виде и - ñ ff!(ìt *), (e) !

О то принимаемый сигнал второго отраженного импульса 1<ервой последовательности будет (без учета затухания и потерь при отражении)

1$ где t — время, И вЂ” круговая частота заполнения радиоимпульса, 7 — время задержки, К вЂ” фазовый сдвиг при щ отражении импульса от границы раздела образец — преобразователь, а амплитуда сигнала на приемном преобразователе где

Разность фаз сигналов на выходе и входе линии задержки равна

Учитывая, циклическая, колебаний на задержки при соотношения

4(дМ) И= — - — =

9Л dt

U„= as(ntщ 1-<}г„)i<) i .), (y) fJ= V +U =<}.65И (u)(t-1)1 Р ) 1 СОЗ (! ) - )I I} ) .

<} (Ъ1

Из последнего соотношения видно, что при выполнении условия

30 ю -Ч =Д б1)У,6=0,4,1... (Ф)

Yi <} принимаемый сигнал будет равным нулю. Определяя несколько значений 4/t, и считая Кк независящим от частоты, З можно затем вычислить время задержки 7

Амплитуда сигнала в соотношении (3) ранна

=9.с! об(lhl < - <<<}) (5)

<п1

Погрешность в определении частоты, удовлетворяюи(ей условию (4), определяется чувствительностью измерителя амплитуды сигнала V .

Можно записать

«v = «<сов (<и tdû)Ñ- Цх Ы)<Фы,<6)<

Tfl !!где б (— чувствительность измерите- 50 Ъ ля сигнала U, 0" <1.)- ссо<нетствующая погрешность в определении круговой частоты. .Таким образом, соотношение (6, на.( кладывает 11р<1нци иа<<ьнь)е огр;11 <чения я на точнос гf п.<мереff<тся выбросы иэ-за неточноro совпадения формы фронтов импульсов. Необходимо знать величину фазового сдвига <-< к на каждой из рабочих частот, но практически при работе на высоких частотах и в широкой полосе частот достичь этого трудно.

Цель изобретения — повышение точности измерения времени задержки.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу измерения времени задержки, заключАющемуся в том, что непрерывный высокочастотный сигнал генератора модулируют, подают на вход линии задержки, непреръ1внъш сигнал модулируют по фазе с переменной частотой, измеряют частоту фазовой модуляции, при которой частоты сигналов до и после задержки совпадают, и по ее величине определяют время задержки.

На вход линии задержки, время за- . держки которой необходимо измерить, подается сигнал

vq=aesih1м Ф ч(1) Ф6.1, (7}

И =Of}Sln(а (t-%) МИ-%)ld )1 (8) 1

Д ф-„-<,1 < + M(t Г„)-< (С) (9) что разностная частота то разность частоты выходе и входе линии этом определи -тся и .

a«<) ) <„)

u3 at 4т

Отсюда видно, что е<.ли функция

М(t) периодическая и е<. I«!p

Т вЂ” связан с временем 1)<«<.р)«к<1 <..опт ношением .

5 9 l l 171 то укаэанный сдвиг частоты равен нулю. Это обстоятельство и лежит в основе преобразовательного способа.

Сравнение двух близких частот может быть выполнено с большой точностью. Например, используя принцип умножения частоты с входа линии задержки в 9 раз, à с. выхода линии задержки в 10 раэ, последующей их подачи на сместительность, разностная iO частота умножается в !О раз. Применяя такую операцию и раз, мы получаем умножение частотного сдвига йЯ в и

10 раз. Это значит, что при той же чувствительности измерителя напряже- 1э йия на выходе, например, частотного

:детектора 6, погрешность в определении частоты, соответствующей условию (ll) уменьшится в 10 раз.

Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что вид сигнала фазовой модуляции, т.е. вид функции

9(t), может быть не обязательно гармоническим, а любой периодической функцией. Это обстоятельство имеет большое значение при практической реализации с точки зрения упрощения и удешевления соответствующего измерительного устройства.

Формула изобретения

Способ измерения времени задержки, заключающийся в том,что модулируют высокочастотный си:пал, задерживают его, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения,сигнал модулируют по фазе с переменной частотой, измеряют час-. тоту фаэовой модуляции, при которой частоты сигналов до и после задержки совпадают, и по,ее величине определяют время задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

l. Бергман Л. Ультразвук. И., Изд. иностранной литературы, 1956, с. 216-225.

2. Бражников H. И. Ультразвуковая фазометрия. И., "Энергия", ) 968, с. 125-129.

3. Mi 11i ams J., Lamb.J. Jîuгп.

Acoust. Soc. Amer. 30, 308, 1958 ,(прототип).

Составитель Ш.lйарапов

Редактор А.Козориз Техред Ж.Кастелевич Корректор

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1115/33 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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