Способ измерения неравномерности плотности распределения амплитуд потока сигналов

СОЮЗ СОВЕ СОЦИАЛИС РЕСПУБЛИ(5 1 Т 1/36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИЯ АН(56) Са 1 оггу С,ег,а 1, А Сепегагог Гог Теэгдп 8 Н 18 Ь Кеэо 1 цг 1 оп Мис 1 еаг Бресг.гоэсору 1 пэгшшепгаг 1 оп, - Иис 1 еопдса, 1972, ч.17, р,411.Авторское свидетельство СССР В 756331, кл,С 01 Т 1/36, 1977.Авторское свидетельство СССР й" 1494740, кл. С 01 Т 1/36, 1986, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПЛОТНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУД ПОТОКА СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к экспери" ментальной ядерной Физике, а именно к способам измерения неравномерности плотности распределения амплитуд импульсных генераторов, предназначенных для измерения дифференциальной нелинейности аппаратуры ядерного приборостроен повыше ниерение рабосигналов.ют с сигналопорного на лярност на фиг.2 -няющие рабоСпособ ообразом,Суммирую ояс нюры напряженщу устройства.уществляется сл Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике, а именно к способам измерения неравномерности плотности распределения амплитуд импульсных генераторов, предназначенных для измерения дифференциальной нелинейности (ДНЛ) аппаратуры ядерного приборостроения.Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение рабочего диапазона измеряемых сигналов.На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; д эмеряемыи сигнал оян го напря 1роватабильным оложной уют суммиов со противо ьно пол рно ива ограникщую сумммплитуд остоянную составля сигнала, измеряют а умма р ноВТОРСКОМУ СВОД Целью изобретения является точности измерений и расшичего диапазона измеряемых Измеряемый сигнал суммируам источника стабильного пряжения противоположной относительно полярности измеряемого сигнала, ограничивают пос" тоянную составляющую суммарного сигнала,измеряют амплитуду суммарного сигнала, причем каждое последующее измерение проводят при новом значении сигнала источника постоянного напряжения, вычисляют неравномерности - плотности распределения по известным методикам. Повьппение точности достигается за счет исключения цепей синх- ф ронизации и температурной стабилизации входных цепей анализатора, который в каждом измерении регистрирует примерно одинаковый спектр амплитуд. Рабочий диапазон определяется не диа- Я пазоном анализатора, а диапазоном из- май менения опорного напряжения. 2 ил. (д4 ь сигналом источника икения, причем испольние измеряемых сигналопорным. напряжениемполярности относителизмеряемого сигналаго сигнала, причем каждое последующее измерение производят при новомзначении сигнала источника постоянного напряжения, производят вычислениенеравномерности плотности распределе 5ния по известным методикам.Устройство для реализации способасодержит источник 1 измеряемых ампли"туд (исследуемый генератор), источник 2 постоянного напряжения, аналоговыи сумматор 3, диодный ограничи 1тель (либо ограничитель другого типа)4, буферный повторитель 5, анализатор 6,Сумматор 3 может быть реализованна базе операционного усилителя,включенного по известной схеме,Номинал сопротивления К в диодномограничителе 4 ограничен снизу вели чиной максимально допустимого токачерез диод О, Сверху номинал ограниЙвхчен условием --100 где К - входЕ вхное сопротивление повторителя, Пос 25леднее условие необходимо для обеспечения передачи сигнала с выходасумматора 3 на вход анализатора 6с коэффициентом передачи, близкимкВ случае применения серийного ана 30лизатора типа АИ-Адиодный ограничитель может быть установлен междувыходом линейно-пропускающего устройства (ЛПУ), выполненного на базе опе рационного усилителя на. дискретных 35элементах, и входом запоминающегоустройства (ЗУ), В этом случае ЛПУможно использовать в качестве сумматора, а ЗУ в качестве буферного повторителя, так как у последнего входной 40каскад выполнен на полевых транзисторах и имеет большое входное сопротивление,Позициями 7-10 обозначены точки наблок схеме, для которых на фиг.2приведены эпюры напряжений,Устройство работает следующим образом.Измеряемый сигнал от источника 1амплитудой А. (эпюра 7) суммируется 50со стабильным напряжением Б ;от источника 2 постоянного напряжения,например, отрицательной полярности(эпюра 8) в сумматоре 3 (эпюра 9).В результате измеряемый сигнал смещается относительно нулевого уронцяна величину напряжения постоянногстока, Б ограничителе 4 пгоисходит ограничение отрицательной постоянной составляющей суммарного сигнала на уровне Бр,(эпюра 10), много меньшем нерхнего значения рабочего диапазона анализатора, с целью обеспечения измерения во всем рабочем диапазоне амплитуд импульсов измеряемого источника сигнала при одном и том же режиме работы по постоянному току входных аналоговых узлов анализатора. При отсутствии ограничителя режим работы анализатора по постоянному току существенно изменяется, что приводит к изменению его температурногорежима при,разных значениях опорногонапряжения, т,е. к появлению дополнительной погрешности измерения дифференциальной нелинейности.Следует отметить, что величинасмещения на диоде и ее изменение взависимости от величины постоянногонапряжения смещения не влияет на точ-.ность измерения, так как анализаторизмеряет амплитуду, равную разностимежду амплитудой измеряемого сигналаи величиной постоянного напряжениясмещения, т,е, от нулевого уровнянапряжения. На фиг.2 В; - величина,измеряемая анализатором:В; = А; 1.смзгде А. - амплитуда измеряемого сигнала;Б; - напряжение смещения;Б р, - уровень смещения на ограни. -чителе.После ограничения многоканальныйамплитудный анализатор 6 измеряетплотность распределения амплитуд потока сигналов источника 1 в течениенекоторого времени (время экспозицииили набора). В начале шкалы анализатора 6 выбирается группа каналов, нкоторые записываются различные участки амплитуд потока измеряемых сигналов Время набора при серии измеренийне должно меняться. Второе и последующие измерения производят при отрицательных значениях напряжения постоянного тока, лежащих в диапазонеот нулевого уровня до максимальнойамплитуды измеряемого потока сигналов за вычетом амплитуды измеряемойанализатором 6, соответствующей началу регистрации выбранной группы каналов,Рассмотрим частный случай измеренияплотности распределения амплитуд им пульсов генератора с последующей оцен79 6 регистрации в выбранном участке шкалы, измеряемый сигнал суммируется с соответствующим значением напряжения постоянного тока положительной:Эта обработка позволяет провестисглаживание спектра и устранитьразличие в ширине соседних каналов(чет - нечет).Вычисляется среднее значение (Й)для каждого измерения и отклонениесглаженных значений от среднего впроцентах: где 1 с - номер измерения, 1 с = 1, 2, 3,Далее производится алгебраическоевычитание значений В для каналов содинаковьии номерами (одинаковое 1 )для всех возможных комбинаций иэтрех серий измерений и выбираетсямаксимальное значение: 40 вах (В) , - . (В) рЗ 2 91 с,1 = 1,2,3; 1 с 4 11 = 1 - 100,15451кой неравномерности плотности (дифференциальной нелинейности),При первом измерении устанавливают амплитуду напряжения постоянноготока отрицательной полярности такимобразом, чтобы на входе анализаторанаблюдались смещенные относительнонулевого уровня с ограничением постоянной составляющей измеряемыеимпульсы генератора и регистрируемыев выбранном участке в начале шкалыанализатора. Измеряемая плотностьраспределения амплитуд потока сигналов генератора фиксируется в зало"минающем устройстве анализатора.,Число каналов выбранного участкавыбирается равным 100, Последовательно проводится серия измерений (неменее трех) при значениях напряжения постоянного тока, соответствующих регистрации в выбранном участке шкалыанализатора достаточногоколичества участков диапазона измеряемых амплитуд импульсов. 25Время измерения должно быть достаточным для набора 10 импульсов вкаждом канале анализатора, При втором и последующих измерениях экспозиция не должна меняться. Очевидно,что если максимальная амплитудаисточника больше, чем измеряемаяанализатором, то ее измерения осуществляются соответствующим увеличением напряжения постоянного токаотрицательной полярности. При необходимости для измерения плотностираспределения амплитуд импульсовгенератора, значения которых меньшеамплитуд соответствующих начал полярности.Обработка результатов измеренийпроводится по следукицим формулам.Для каждого измерения производит-ся суммирование по двум каналамгде 1 с, 1 - номера измерений.Вычисляется также максимальнаяразность средних значений из трех измерений:+ гпах (Щ - (ц),2 (Я)За значение неравномерности плотности распределения аьшлитуд выходных импульсов принимается сумма максимальных значений отклонений.К- -С +О+А55 где А - методическая погрешность из%мерений, учитывающая ограниченность статистики набора, ограниченность числа анализируемых участков характеристики генератора и числа каналов. Исследования показали, что эта погрешность при регистрации в каждом канале 10 имульсов находится на уров" не0,17.Предлагаемый способ имеет следующие технические преимущества.Повьшгается точность измерений дифференциальной нелинейности импульсных генераторов, что обеспечивается исключением синхронизации анализатора с измеряемым сигналом, в отличие от известного объекта, по-фактор Е.П ЗаказВ НОЯ пряж 359 Подпнсно ОсУД итета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРква., э(- 35, Раушская наб д, 4 /5 тВЕННОГО КО11 э 03 1 МО скнй комби=;1 т "1 Ятент", г. Ужгород, ул, Гаг 101 1 но-издат: Производств тематическая составляющая погрешности на 20-257, вследствие исключения неизбежных помех (паводок) по цепям синхронизации на измеряемый сигнал,Ограничивается также постоянная составляюп 1 ая суммарного сигнала, Это устраняет возможность появления погрешности измерения вслецствие изменения температурного режима входных аналоговых каскадов амплитудного анализатора при изменении вели 1 ин Опорного напряжения при измерениях диф 3 еренциальной нелинейности генератора на различных участках его (генератора) шкалы, Количественно измерить величину этой составляющей погрешности не представ- ляется Возможным. Кроме того, расширяется диапазо 1 измеряемых амплитуд, В известном способе диапазон измеряемых амплитуд не может превышать рабочий диапазон используемого анализатора, так как на е 1 О ВхОд подяетсл сигнял рявный сумме измеряемого сигнала и сигнала источника постоянного напряжения. Согласно предлагаемому способу на вход анализатора подается сигнал, равный разности измеряемого сигнала и сигнала источника постоянного напряжения, так как осуществляется суммирование измеряемого сигнала со . стабильным Опорным напряжением противоноложной полярности, В зтом случае диапазон измеряемых амплитудопределяется диапазоном измененияопорного напряжения и может многократно превышать рабочий диапазонанализатора,Формула изобретения Способ измерения неравномерностиплотности распределения амплитудпотока сигналов путем суммированияизмеряемого сигнала с сигналом источника постоянного напряжения, измерения амплитуды суммарного сигнала,причем каждое последующее измерениепроизводя при новом значении сигнала источника постоянного напряженияи производят вычисление неравномерности плотности распределения амплитуд потока сигналов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повы 1 пения точности измерений и расширениярабочего диапазона измеряемых сигналов, производят суммирование измеряемых сигналов со стабильным опорнымнапряжением противоположной полярности относительно. полярности измеряемого сигнала, причем измеренияамплитуд проводят после предварительного ограничения постоянной составляющей суммарного сигнала без синхронизации анализатора от источникаизмеряемых амплитуд,