Способ измерения времени задержки и его дисперсии в ультразвуковой линии задержки

(22) Заявлено 26 .12. 78 (23) 2704 390/18-23 С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Ио -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликовании описании 10 .01 . 81(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 модуляцииоснованным на сравнении интервала времени между двумя импульсами, один из которых задержан на известный регулируемый интервал временИ, а второй - на неизвестный измеряемый интервал (1,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 2 .Недостатком этого способа является неопределенность в выборе отсчет. ной Фазы заполнения радиоимпульса навыходе УЛЗ . Основная причина такой :еопределенности связана с затягива,.(ем 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 ние точности измерения времени за,держки и его дисперсии при произвольных фронтах радиоимпульса на выходелинии задержки,Это достигается тем, что в спосо О бе измерения времени задержки и егодисперсии в УЛЗ, при котором измеряют разность фаэ между входным и выходным радиоимпульсами со стабильной" фазой заполнения по отношению к огибающей минимизируют набег разностиФаэ между совпадающими во временирадиоимпульсами на входе и выходе линии задержки, изменяя частоту заполнения и разность Фаз между двумя им пульсами в периодической пос 1 еловд. И . Н, Григорьев, Р, И . Капранов и Л . Д . Чураковательности пар радиоимпульсов, приэтом время задержки определяют поинтервалу времени между импульсамив одной паре, а дисперсию временизадержки - по приращению этого интервала при изменении частоты,Изменение частоты заполнения и разности фаэ (интервала времени) между двумя импульсами в периодической последовательности пар радиоимпульсовпозволяет 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 радио- импульса на выходе У 313. 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 от 11 иЧается от последнего на целое число полупериодов частоты заполнения. Таким образом, минимиза- 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 радиоимпульсовУстанавливают 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 сумлировании в противофазе и при вариации частоты заполнения относительно заданной. Изменяя частоту заполнения в пределах полосы пропускания, вос станавливают результат суммирования импульсов путем изменения интервалавремени между импульсами в паре. Далеесчитывают дисперсию времени задержки в виде приращений указанного интервала времени,На чертеже показана блок-схемаустановки для измерения времени задержки и его дисперсии в УЛЗ в соответствии с предложенным способом.В состав установки входят генератор 1 эа,цержки измерителя временныхинтервалов, суммирующее устройство 2,импульсный модулятор 3, генератор 4радиоимпульсов, измеряемая УЛЗ 5,аттенюатор б, сумматор 7, осциллограф 6. 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 И 2-17), 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 б, поступает на общую нагрузку в сумматоре 7. Инверсия фазы в сумматоре 7 и регулировка 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, обес. печивающего стабилизацию начальной фазы заполнения, и генератора 1 задержки измерителя временных интервалов . В этом случае генератор задержки 1 выполняет роль задерживающего устройства, с выхода которого на запуск генератора 4 поступают пары импульсов, интервал между которыли 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 радио- импульсами с точностью до целого числа ,У, 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, 1,з792546 Формула изобретения Составитель В. БанковРедактор Т . Пилипенко Техред Т, Маточка Корректор Н, Григорук Заказ 9599/63 Тираж 995 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул . Проектная, 4 бочего диапазона частот УЛЗ, что позволяет передать его через УЛЗ с минимальными искажениями, В соответствии с предложенным способом искажения фронтов радиоимпульсов не влияют на результаты измерений, так какна каждой частоте достаточно обеспечить компенсацию лишь в области установившейся амплитуды суммарного радиоимпульса. Зависимость от частотыприращений фазового времени задержкиотносительно номинального значенияносит несимметричный характер наибольшие фазовые искажения имеют место вобласти низких частот рабочего диапазона УЛЗ . Результаты измерений показывают,что в ленточном звукопроводе , 15с шириной 10 мм при распространениисдвиговой волны дисперсия групповоговремени задержки, достигающая 1 мкс,является основной причиной затянутыхфронтов, что исключает возможность Щприменения иных способов измерениядисперсии 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 . ЗО Способ измерения времени задержкии его,дисперсии в ультразвуковой линии задержки, при котором измеряютразность фаз между входным и выходным радиоимпульсами со стабильной фазой заполнения по отношению к огибающей, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измерения при произвольных фронтах радиоимпульса на выходе линии задержки,минимизируют набег разности фаз междусовпадающими во времени радиоимпульсами на входе и выходе линии задержки, изменяя частоту заполнения и разность фаз между двумя импульсами впериодической последовательности паррадиоимпульсов, при этом время задежки определяют по интервалу време"ни между импульсами в одной паре, адисперсию времени задержки - по приращениям этого интервала при изменении частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бова Н. Т. и др. Методы измерения групповой скорости и групповоговремени задержки."Известия высшихучебных заведений", сер. "Радиотехника", 1965, т. 8, Р 4, с. 391-403,2,Мезе в и Н.НЕ Тгапьасс опачесгаьоп 5 Епц. Резче, 975, гп.5 с. 25.