一种高精度大范围时间测量电路的实现

时间测量有多种方式,其中用电子学方法实现时间的数字化(TDC)技术是一种常用的技术。根据对时间测量不同的需要,对其测量范围和测量的精度有不同的要求。介绍了一种大测量范围高精度时间测量电路的实现,介绍其实现的原理和设计方法,并给出了测量的结果。     

一种新型便携式辐射检测仪的实现

介绍了一种新型便携式辐射检测系统的实现,阐述了以G-M管作为辐射探测器,采用Time-to-Count测量方法完成辐射强度测量的软硬件实现技术要点.利用蒙特卡罗方法对Time-To-Count测量方法进行了计算机模拟,证明了Time-To-Count测量方法的可行性.实验结果显示,对于γ射线总量测量,J33型G-M计数管的线性测量范围可以达到20μR/h到30000μR/h.     

凸度检测系统中X光机参数对厚度测量精度的影响

X射线凸度检测技术可在线获得板带材的断面轮廓并反馈到连轧系统实现实时凸度控制,在冶金工业中得到广泛应用,是冶金自动化中的关键技术。该项技术存在厚度测量范围大、测量精度要求高的特点。本文通过理论分析厚度测量精度与X光机管电压和管电流的关系,得到X光机管电流是决定系统极限测量精度的主要因素,X光机管电压是决定系统测量厚度范围的主要因素。在此基础上给出了由测量精度确定管电流的方法和由测量范围确定管电压的方法,为系统X光机的选型和测量档位设定提供指导依据。     

双环型游标时间—数字变换专用集成电路的设计

低增益雪崩探测器(low-gain avalanche detector, LGAD)是一种硅基半导体探测器,其同时具有高时间精度和高空间分辨能力。由于LGAD的通道密度高,需通过高颗粒度的专用集成电路(application specific integrated circuit, ASIC)完成其高时间精度的读出,该ASIC需包含放大、甄别和时间-数字变换(time-to-digital conversion, TDC)功能。针对LGAD的高精度时间测量需求,本文进行了TDC电路的原型设计与测试验证。该TDC采用游标型的时间量化原理,结合双环型结构与延时差锁定,实现粗细结合的时间测量方式,兼顾了量化步长、电路面积、测量范围和转换时间。测试结果表明,该TDC实现了低于20 ps的最小量化步长和好于10 ps的时间精度。     

凸度检测系统厚度测量精度分析

凸度检测技术可在线测量板带材的断面轮廓,并实时反馈到连轧控制系统中,实现凸度控制,在冶金工业中得到广泛应用。该项技术有厚度测量范围大、测量精度要求高的特点。本文从理论上分析了厚度测量精度的影响因素,建立了系统信号涨落模型,并在建成的凸度检测系统样机上进行了实验验证,理论与实验符合较好。     

核靶厚度和均匀性测量

本文系统地介绍了核靶厚度和均匀性的测量方法,包括天平称重法、石英晶体测厚法,等效空气α粒子能量损失法,吸光光度法和离子背散射法。这些方法都有各自的特点:石英微量天平的灵敏度高(0.04μg/cm~2);等效空气α粒子测厚仪的测量范围宽;吸光光度法测量快速而背散射法既能测量核靶厚度又能分析靶膜的杂质。将这几种方法结合起来,就能测量不同元素和不同种类核靶的厚度和均匀性。     

核靶厚度和均匀性测量

本文系统地介绍了核靶厚度和均匀性的测量方法,包括天平称重法、石英晶体测厚法,等效空气α粒子能量损失法,吸光光度法和离子背散射法。这些方法都有各自的特点:石英微量天平的灵敏度高(0.04μg/cm~2);等效空气α粒子测厚仪的测量范围宽;吸光光度法测量快速而背散射法既能测量核靶厚度又能分析靶膜的杂质。将这几种方法结合起来,就能测量不同元素和不同种类核靶的厚度和均匀性。     

新型电荷-频率转换电路设计

设计了一种用于兰州重离子治癌系统中剂量监测的新型电荷-频率转换电路。该电路将输入的电流信号直接转换为脉冲输出,通过计数器对脉冲个数进行计数实现对输入电荷的测量,从而实现对照射剂量的实时监测。实验表明:该电路可实现0.01 n A~1μA范围内双极性电流的测量,在整个测量范围内线性度好于2.71%。     

核靶厚度和均匀性测量

文章系统地介绍了核靶厚度和均匀性的测量方法,这些方法都有各自的特点:石英微量天平的灵敏度高(0.04μg/cm~2);等效空气α粒子测厚仪的测量范围宽;吸光光度法测量快速而背散射法既能测量核靶厚度又能分析靶膜的杂质。结合以上方法,能测量不同元素和不同种类核靶的厚度和均匀性。     

粒子物理实验中的精密时间间隔测量

本文是关于粒子物理实验中精密时间间隔测量的电子学方法和技术的一个综述.描述了精密时间间隔测量在粒子物理实验中的作用,以及粒子物理实验对时间间隔测量系统的性能指标需求.讨论了时间间隔测量的基本电子学手段,并着重分析了时间内插技术的分类和实现方法.     

基于FPGA与GPS的时间测量电路设计与实现

为宇宙射线缪子（μ子）测量实验设计了基于FPGA的高精度时间-数字转换器（TDC），结合TDC测量值与GPS提供的标准时间(UTC)精确记录了粒子事件的时间信息。TDC采用粗计数+细时间测量相结合的方式，用计数器实现动态范围大于1 s的粗时间测量；使用FPGA加法进位延时链构建时间内插完成了细时间测量，并借助Wave-Union与bin-by-bin方法提高时间分辨并改善非线性。实验室测试双边沿TDC的时间分辨为16.68 ps，时间测量精度（RMS）好于45 ps。测量结果表明，该TDC满足脉冲前沿时间甄别要求。     

A Precise Cyclic CMOS Time-to-Digital Converter With Low Thermal Sensitivity

In this paper, a precise cyclic CMOS time-to-digital converter (TDC) with low thermal sensitivity is proposed. Through compensation, the thermal sensitivity of the new cyclic time-to-digital converter is reduced dramatically. The proposed TDC not only possesses reduced thermal sensitivity but also has a small chip size. The circuit was fabricated with TSMC 0.35$mu$m CMOS technology. The size of the circuit is only 0.40 mm by 0.30 mm. The experimental results show that a$pm$6% resolution variation of the new TDC was achieved over 0$,^circhboxC$to 100$,^circhboxC$temperature range which is much better than the$pm$25% resolution variation of the original uncompensated version. The effective resolution is as fine as 57.3ps/LSB at room temperature with a fluctuation of$pm$3.5 ps over 0$,^circhboxC$to 100$,^circhboxC$temperature range, and the corresponding integral nonlinearities are all within$pm$0.8 LSB. The minimum measurement rate is 33 kHz. The measured power consumption is about 3.5 uW.     

正电子发射断层成像系统中数字化多通道时间数字转换研究

利用现场可编程门阵列（FPGA）内部延迟链,对正电子发射断层成像（PET）系统中高精度时间数字转换（TDC）进行研究。采用粗时间和精细时间相结合的方式测量时间,粗时间利用时钟计数器实现,精细时间利用FPGA延迟链实现。测试时间测量的微分非线性和积分非线性,并在双探头PET实验平台上通过时间符合,对系统总体时间分辨进行测试。实验结果表明,TDC时间分辨达79.3ps,微分非线性为-0.2LSB/0.2LSB,积分非线性为-0.2LSB/0.3LSB,双探头PET实验系统总体时间分辨达2.1ns,可满足PET系统对时间测量的要求。     

A time-over-threshold technique for PMT signals processing

A novel front-end circuit designed for PMT signals processing considering the solution of ＂Time Walk＂ correction is discussed in this paper. We are trying to apply the TOT （Time over Threshold） technique to our research. Different from traditional ways, where amplitude is measured, time width is measured for slew correction here, which takes the advantage of TDC. Expensive fast ADCs are abandoned and the whole time measurement electronics design becomes more effective and economical. Test boards have been developed and a convenient method is introduced to evaluate our TOT technique. Results have shown that a 10ps slew correction resolution is achieved throughout the amplitude range from -108mV to -2000mV for negative signals of both 5 ns leading and trailing edge with 10 ns 50%-50% pulse width.     

基于FPGA的时间间隔测量设计与实现

本文主要介绍了一种基于FPGA的高精度时间-数字转换器(TDC)。该TDC在设计上采用了粗计数与细时间测量相结合的技术。粗计数通过高性能的二进制计数器实现,细时间测量利用FPGA的快速进位链实现时间内插。为了改善测量分辨,在设计中借助Wave-Union方法对超大码宽进行了分割。为检验TDC的性能,对其进行了多项测试,获得较好的测试结果。该TDC在大于200ms的动态范围内的时间分辨率小于50ps。微分非线性(DNL)的范围为-1~1.5LSB,积分非线性(INL)的范围为-1.5~1.5LSB。该TDC将应用于In-beam PET影像装置中的飞行时间测量。     

高精度数据驱动型TDC在高能物理实验中应用的研究

目前国际国内高能物理方面时间数字转换的发展趋势是使用集成的、高精度、多次击中型TDC,数据驱动型TDC(Data Driven TDC)是其中的热点.研究高性能TDC的具体指标以及改进的方法对高能物理实验中的应用具有指导作用.我们对北京谱仪(BESⅢ)中考虑使用的一种新型高精度TDC进行了测量研究.本文介绍了我们为此建立的测量平台,和对该TDC进行非线性、分辨率、双脉冲分辨等测量的手段和结果,探讨了对其进行甚高精度(24.4 ps)修正的方法,给出了修正的效果.     

基于FPGA的时间测量方法的初步研究

设计了一种基于FPGA的TDC(Time Digital Converter)电路．目的在于研究一种可以在北京谱仪Ⅲ的主漂移室时间信息获取中使用的方案。对使用FPGA进行时间测量的方法进行了讨论,并给出了初步测试结果。     

A PVT Insensitive Vernier-Based Time-to-Digital Converter With Extended Input Range and High Accuracy

A monolithic Vernier-based time-to-digital converter (TDC) with 37.5 ps time resolution and theoretically unlimited input range has been integrated in TSMC 0.35-mum standard 2P4M CMOS technology. Since the proposed circuit utilizes a single-stage Vernier delay line (VDL) for both coarse and fine measurements, no other interpolation circuit is required. The operation frequencies of the single-stage Vernier delay line are stabilized against process, voltage and temperature (PVT) variations by dual phase-locked loops. The proposed TDC successfully eliminates the element mismatch, input range limitation, external bias adjustment and complicated calibration problems. The measured differential nonlinearity is plusmn0.2 LSB, and the measured integral nonlinearity is plusmn0.35 LSB. The power consumption is 150 mW at 100 k samples/s full conversion speed, and the chip size is as small as 0.222 mm². All the packaged chips were tested to be fully functional over -40degC to 100degC ambient temperature range and 3.0 V to 3.9 V supply voltage range with extremely low resolution variations     

CAMAC四路时间—数字变换器

一、引言在实验技术中,时间-数字变换法出现的较早,也已在核物理实验中有所应用。近10多年来,随着CAMAC和漂移室的出现,时间-数字变换法又得到了新的发展。现在已逐渐应用到其他领域。根据我们的实际需要,研制了一种高分辨的时间-数字变换器。