Способ определения длительности оптического импульса

)5 6 01,3 1/4 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТ од изадио,носиике тся к импульснои , точнее к области измерений, и может для определения длих импульсов по задансти, в частности для етрологического обеслазерной дальнометИзобретение от измерительной техн оптико-физических быть использовано тельности оптически ному уровню мощно решения ряда задач м печения импульсной оии. Известен способности оптического ина преобразовании пределения длитель пульса, основанный тического сигнала в СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ И ГКНТ СССР(56) Грязнов М.И. Интегральный мет мерения импульсов. - М.; Советское р 1975, с.280.Авторское свидетельство СССР В 633400, кл. 6 01 Р 29/00, 1975,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСА (57) Изобретение относится к импульсной измерительной технике, точнее оптико-физическим измерениям, и может быть использовано для определения длительности оптических импульсов на заданном уровне мощности, в частности для решения ряда задач для метрологического обеспечения импульсной лазерной дальнометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения длительности оптического импульса на заданном уровне мощности. Для этого устанавливают требуемые пороги дискриминации мощности оптического излучения Р 1 и Р 2, формируют электрический сигнал, пропорциональный заданной разности мощности, д Р 12=Р 1-Р 2, делят импульсный оптический поток на два потока, один из которых преобразуют в электрический сигнал, формируют из него два сигнала, при этом первый электрический сигнал пропорционален энергии импульса Е 1, измеренной до уровня мощности Р 1, второй - энергии импульса Е 2, измеренной от уровня мощности Р 2, сравнивают эти энергии и находят разность д Е 2=Е 2-Е 1, затем формируют электрический сигнал Г 1, пропорциональный искомой длительности оптического импульса на уровне мощности Р 1, в виде т 1 =д Е 21/д Р 12, а второй поток излучения преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный полной энергии оптического импульса Е 0, сравнивают с ней энергию Е 1, находят долю энергии Е 1/Ео, соответствующую уровню мощности Р 1, выводят информацию о найденных величинах на регистратор, 2 ил,электрический, который воспроизводит форму импульса, регистрации электрического импульса запоминающим осциллографом и информационной обработке этого сигнала по определенному алгоритму. Это метод прямого измерения длительности импульса.К недостаткам способа относятся трудности регистрации формы импульса, обусловленные малым быстродействием устройств временной развертки сигнала. а также ряд неудобств эксплуатации таких приборов (низкая оперативность, сложно 1717968сть метрологической аттестации, процесса измерения и обслуживания), которые затрудняют их использование в системах оперативного контроля за информативными параметрами импульсов (длительности, 5 мощности сигнала по заданному ее уровню, энергии и т.д.).Наиболее близким к изобретению является способ определения длительности импульсов, относящийся к интегральным 10 методам и основанный на преобразовании оптического сигнала в электрический, формировании из него двух сигналов, преобразовании одного из них в сигнал, пропорциональный полной энергии оптического импульса, а дру гого - в Сигнал, пропорциональный его пиковой мощности, и вычислении энергетической длительности исходного импульса по формуле измерения.Однако способ не позволяет опреде лять длительность импульса на заданном уровне мощности (Р 1). Этот недостаток способа обусловлен тем, что в его основе лежит идея использования в качестве временной характеристики импульса его энергетиче ской длительности ЗОгде Ео - энергия импульса;Рмакс - пиковая мощность импульса.Нетрудно видеть, что те является характеристикой бесконечного множества импульсов различной формы с энергией Ео и 35 пиковой мощностью Рмкс и, следовательно, дает грубое представление о длительности импульса. В связи с этим всякое указание точности измерения величины х е носит условный характер, поскольку речь идет о по грешностях измерений полной энергии импульса и его пиковой мощности, которые способны дать только качественное (не количественное) представление о длительности оптического импульса по заданному 45 уровню мощности и ее погрешности. В отдельных случаях погрешность определения длительности импульса может достигать нескольких сот процентов.Целью изобретения является повыше ние точности определения длительности оптического импульса на заданном уровне мощности.Поставленная цель достигается тем, что при способе определения длительно сти оптического импульса, который включает преобразование потока излучения в электрический сигнал, формирование из электрического сигнала двух сигналов, один из которых пропорционален энергии оптического импульса, и вычисление искомой величины, предварительно устанавливают верхний и нижний пороги дискриминации мощности оптического излучения Р 1 и Р 2, формируют электрический сигнал, пропорциональный разности мощностей д Р 12=Р 1-Р 2, делят исходный поток излучения на два потока, один из которых преобразуют в электрический сигнал и формируют из него два электрических сигнала, при этом первый электрический сигнал пропорционален энергии оптического импульса Е 1, измеренной от уровня мощности Р 1, а второй - энергии оптического импульса Е 2, измеренной от уровня мощности Р 2, формируют электрический сигнал, пропорциональный разности энергий д е 21=е 2-е 1, затем формируют электрический сигнал пропорциональной искомой длительности г 1 оптического импульса на заданном уровне мощности Р 1д Е 21 1 - Г --а второй поток излучения преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный полной энергии Е 0 импульса, находят долю энергии Е 1/Ео, соответствующую уровню мощности р 1, и выводят информацию о найденных величинах на регистратор.На фиг.1 приведен график, разъясняющий физическую суть способа определения длительности оптического импульса на заданном уровне мощности; на фиг.2 - блоксхема устройства, реализующего способ определения длительности оптического импульса.Способ определения длительности оптического импульса осуществляется следующим образом,Устанавливают требуемые пороги дискриминации мощности излучения Р 1 и Р 2 и формируют электрический сигнал, пропорциональный их разности д Р 12.Делят поток импульсного оптического излучения на два потока, Преобразуют первый поток импульсного оптического излучения в импульс электрического тока. Формируют из этого импульса два электрических сигнала. Формируют из одного из них сигнал, пропорциональный энергии Е 1 оптического импульса, отсчитанной от уровня мощности Р 1. Формируют из другого сигнала сигнал, пропорциональный энергии Е 2 оптического импульса, отсчитанной от уровня мощности Р 2, Сравнивают эти энергии и1717968 8 сточностьюдочлена Ьтпорядкат 1 д Р 12/ео. Это систематическая погрешность и ее можно исключить. Относительная погрешность измерения длительности оптического импульса определяется алгоритмом ее измерения и составляющими погрешности измерения энергии Е и установки уровня мощности Р. В соответствии с формулой измерения пол- учим При д Е/Е,6%, д Р/Р"-1,5%, это приводит к д т/т - 2%. С учетом погрешности, обусловленной гистерезисом дискриминаторов 5 и 7 порядка 1 - 2%,это дает относительную погрешность измерения д т/д - 3 - 4%. Основная относительная погрешность измерения т 1 связана с погрешностями измерений абсолютных значений энергии д Е/Е о - 6%) и мощности излучения д Р/Ю 5 - 7%) и составляет величину порядка 10 - 15%.25 Формула изобретения Способ определения длительности оптического импульса, включающий преобразование потока излучения в электрический сигнал, формирование из электрического сигнала двух сигналов, один из которых пропорционален энергии оптического импульса, и вычисление искомой величины, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения длительности оптического импульса на заданном уровне мощности, предварительно устанавливают верхний и нижний пороги дискриминации мощности потока излучения Р 1 и Рг, формируют электрический сигнал, пропорциональный разности мощностей д Р 12=Р 1 - Р 2, делят исходный поток излучения на два потока, один из которых преобразуют в электрический сигнал и формируют из него два электрических сигнала, при этом первый электрический сигнал пропорционален энергии оптического импульса Е 1, измеренной от уровня мощности Р 1, а второй - энергии оптического импульса Ег, измеренной от уровня мощьности Рг,формируют электрический сигнал, пропорциональный разности энергии дЕ 21=Е 2-Е 1, затем формируют электрический сигнал, пропорциональный искомой длительности т 1 оптического импульса на заданном уровне мощности Р 1 в виде д Ег 1Р 12а второй поток излучения преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный полной энергии Ео оптического импульса, находят долю энергии Е 1/Ео, соответствующую уровню мощности Р 1, и выводят информацию о найденных величинах на регистратор,орректор Э.Лончако Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 870 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5