大科学装置的高精度定时同步技术

精密定时已成为很多大型先进科学装置的必备技术,而定时精度是这些大型仪器实现其最终目标的关键因素。本文回顾了近年来定时技术的进展,包括不同类型的信号源(激光、微波和X射线脉冲)的定时测量方法,以及基于自由空间链路和光纤的大型定时同步系统。最后简单讨论了目前定时系统的主要限制因素及未来可能的研究方向。     

如何提高555的定时精度

<正> 555的单稳及多谐振荡电路在定时电路中应用非常广泛,其定时精度(单稳电路由定时脉冲精度决定,多谐振荡线路由振荡周期精度决定)受较多因素影响,对这些因素处理不当,就会使定时精度受到较大影响。 影响555定时精度的因素1.电压漂移 从理论上讲,无论是单稳电路的定时脉冲精度还是多谐振荡电路的振荡周期精度,都只决定于定时网络     

激光精密自动跟踪系统

本专利介绍光学跟踪系统,着重于飞机等用的自动精密激光跟踪系统。该自动跟踪系统利用脉冲激光器作发射机,除用作雷达装置对脉冲回波定时测距外,还可测定回波脉冲光束轴位置相对于固定参考元件的变化。用此方法产生适当大小和方向的误差信号,以便发射脉冲序列去跟踪目标。典型的     

极低时间抖动的飞秒激光技术（特邀）

飞秒激光器的时间抖动（或定时抖动）是指其输出脉冲的时域位置相对于理想周期信号的短期随机偏差。在毫秒量级的时间尺度上，飞秒激光器的脉冲序列具有严格的一致性，其定时抖动甚至低至阿秒量级。飞秒激光器的这种独特性质及其支持的前沿应用构成了“阿秒时间精度的超快光子学”这一全新的超快研究分支。文中回顾了近年来飞秒激光器定时抖动研究进展、高时间分辨率的定时抖动测量技术、以及不同类型的飞秒激光源能够达到的最低抖动水平。最后介绍了低抖动飞秒激光器在大科学装置同步、高速模数转换、绝对测距、相干脉冲合成等领域的应用。     

恒定比例鉴别器

美航宇局激光测距系统的位置分辨率基本上取决于光学定时接收机的时间分辨率。光学定时接收机包括快速光电器件(主要有标准的微通道板型光电倍增管或雪崩光电二极管)、定时鉴别器、高精度时间间隔数字转换器和信号处理系统等。接收机时间分辨率取决于光电器件的光电子时间展宽、定时鉴别器的时间漂移和分辨特性,以及时间间隔数字转换器。因此有必要评价一下现有快速光电子器件及它们的时间分辨率、设计极低时间漂移的定时鉴别器和高精度时间数字转换器,以便在激光测距系统接收机中使用。本报告介绍一种改进后的恒定比例鉴别器,它在输入脉冲50毫伏至5伏的动态范围内,与幅度有关的定时误差可减小到±40微微秒。在输入脉冲幅度相同范围内,用上升时间0.4毫微秒、宽1.0毫微秒输入信号得到时间分辨率为30微微秒(最大值1/2时全宽)。这种装置产生800毫伏负输出脉冲,其宽为10毫微秒,并产生3伏正脉冲,其宽15毫微秒。通过鉴别器的时间延迟约32毫微秒。输入信号用衰减-减法技术进行放大、箝位和适当整形,产生一个具有零交叉点的脉冲。所有相应于鉴别器定时精度的基本功能由隧道二极管完成,而反向二极管作为非线性负载。设计鉴别器要便于和普通时间间隔设备或高精度时间间隔数字转换器连接。也介绍了获得最小时间漂移的调节方法。     

一种用于磁隔离驱动器的定时电路

设计了一种新颖的用于磁隔离驱动器的定时电路,包括不可重复触发的单稳态电路和时间控制电路。与传统定时电路相比,该定时电路原理简单,运行可靠。单稳态电路用于监测解码端接收的脉冲,产生门控时间,有效抑制干扰脉冲。时间控制电路产生定时时间。如果在定时时间内,定时电路没有接收到任何脉冲,则输出高电平,锁定驱动器的输出为低电平,保护了电路的安全性。通过调节2个电容和4个电阻的值,得到所需的门控时间和定时时间。基于0.25 μm BCD工艺进行设计和仿真。结果表明,该定时电路的定时时间达6 μs。     

一种定时脉冲低抖动传输方案设计

针对时统系统中脉冲传输问题,提出了一种定时脉冲低抖动传输方案。介绍了定时脉冲低抖动传输系统的方案设计,对数字内插、锁相环、调制解调方案和相位模糊检测等关键技术进行了阐述,最后给出了定时脉冲低抖动传输系统设计实现方案及性能测试结果分析,利用示波器观察时统系统中脉冲传输抖动控制在4 ns以内,通过实际工程证明了其有效性。     

展出1兆瓦液体激光器

在美帝电气与电子学工程师协会展览会上,第一次由通用电话和电子学实验室公开表演了一种象粗铅笔那样大小的液体激光器,它在几分之一秒内产生的脉冲能量为一百万瓦。这一实验模型的发展是在1966年8月由该公司最初发表的。那时,这种装置代表一个重大的突破,它产生的能量比以前用液体激光器获得的约高100倍。     

定时误差对脉冲间隔调制系统的影响分析

在分析脉冲间隔调制(DPIM)的差错性能时,一般都假设时隙同步脉冲定时是理想的,忽略了定时误差的影响,然而这并不符合实际情况.在给出信道模型和解调模型的基础上,详细分析了定时误差对DPIM差错性能的影响,并推导了附加热噪声APD接收机下的误符号率.仿真结果表明,要保证正确的解调,定时误差必须只占时隙时间的一小部分,否则系统的差错性能将严重劣化.     

纳秒双脉冲激光的控制方法

研究了用于航空发动机涡轮叶片气膜孔加工的双脉冲激光控制方法。报道了采用两台闪光灯抽运的电光调Q激光器偏振组束产生100 ns左右时间间隔的双脉冲激光的实验结果。共轴的双脉冲激光的时间间隔可以在零到几百纳秒之间自由调节。双脉冲最大相对定时抖动小于5 ns。双脉冲激光器的重复频率40 Hz,双脉冲能量大于400 mJ。     

高压平台上的脉冲电流测量

为了对高压平台上的脉冲电流信号进行测量,设计并制作了一个自积分式Rogowski线圈并通过光电转换,光纤传输等技术,将测量到的信号传输到低压端对信号进行监测。在对该测量系统进行标定时,脉冲信号源产生高压脉冲信号,然后使用示波器进行测量,得到一条测量电流和脉冲电压的关系曲线,其线性度良好,因此该装置能够用于高压脉冲电流的测量。     

以高速脉冲触发激光器

洛斯·阿拉莫斯的科学家马丁·皮尔奇设计出一种快速开关。该开关使用两块带电的金属导轨板作火花隙，并以微波发生器发出快速重复的高功率直流脉冲供给高功率激光器。这种新型装置称为“微波触发激光开关”，2000~3000瓦激光束的开关时间为几百万分之一秒。导轨还有一些其他优点：为了冷却可把它做成空心灌注液体,其表面积较大，使稳定性增加,少出故障。     

脉冲激光峰值高度测量装置

这种脉冲激光峰值高度测量装置可以同时检测几个脉冲的峰值高度。这些脉冲的尖峰宽度达1毫微秒。输入脉冲的跳动不会产生高度测量误差。文中对峰值探测电路作了详述,并介绍了用峰值高度测量装置来确定双光子吸收横截面的实验系统。可以预料,本装置将会在使用脉冲激光的大量实验中得到应用。     

CMOS定时控制器CH279的应用

定时控制器CH279是上海无线电十四厂生产的一种CMOS中规模专用集成电路。CH279外接32768Hz石英晶体,可获得时间为1s的取样闸门,以及周期为1.00006 s宽度为30μs的R端输出脉冲。该电路可以对输入脉冲进行定时取样(定时1s),输出每秒取出的脉冲串,通过对此脉冲串计数,即可获得每秒脉冲数。这个功能使CH279可以作为频率计数器或转速仪表等的核心部件。另外每秒(略大于1s,但可修正为近似1s)一次的R端输出脉冲,可给其他仪器提供基准秒信号。 CH279为扁平或双列18脚封装。图1所示为CH279引脚排列图。图2为CH279内部方框图。     

应用恒比定时电路和高分辨率计数器提高激光脉冲测距精度

本文介绍使用米级精度的激光测距机中的激光发射装置,而原接收装置中的回波接收放大器改用恒比定时电路,原米级分辨率的测距计数器改用厘米级分辨率的测距计数器,在1979年第四季度和1980年第二季度进行了测距精度试验,报导了试验结果。试验结果表明,应用恒比定时电路和高分辨率计数器以后,脉冲激光测距机的精度有显著提高,均方误差从原来的60厘米左右减小到20厘米以下。     

塔康地面信标半幅探测电路对测距精度的影响分析

在分析塔康信标半幅探测电路工作原理的基础上,重点讨论了影响塔康系统测距精度的主要因素,一方面推导出半幅探测脉冲的定时误差与参考电压的幅度误差之间的定量关系μs(??ut 3)V(/)?,另一方面讨论了当多径干扰造成测距脉冲波形展宽而导致定时误差时,提出了一种通过测量半幅探测脉冲的实际宽度T来间接得出定时误差?t,从而控制延时时间减小定时误差的补偿方法,达到提高测距精度的目的。     

用圆盘装置测量激光脉冲长度的简单方法

激光脉冲的持续时间很容易用一个旋转圆盘装置测出。这种试验方法是廉价的,且只用不多几种简单的零件即可构成。目前输出为几焦耳、激光脉冲持续时间为几微秒的各种红宝石激光器已有商品。许多此种激光器装有可变电感,以便能改变其脉冲持续时间而不致改变输出脉冲的总能量。     

超高速光信号的定时提取技术

NTT公司使用光相关处理型锁相环(PLL),成功地进行了10Gb/s的超高速率光脉冲信号的定时提取实验。在数字信号的收发过程中,为了在接收端准确地再生信号脉冲序列,需要位定时信号,     

新型塑料闪烁体探测器对脉冲X射线响应的研究

射线装置产生的X射线脉冲周期长短不一,很多装置会产生短周期脉冲X射线,特别是医院X射线诊断机等。这些装置的最小脉冲宽度为ns级,能量从几到几百KeV。现有的辐射剂量计无法准确测量这种短周期脉冲X射线。因此,文章研究提出一种新的快速响应和更大探测能量的塑料闪烁体探测器针对医院X射线诊断机的检测需求,并与实际应用情况相结合,在对各种探测器进行性能分析的基础上,选用新型塑料闪烁体探测器进行脉冲X射线响应的研究。经过试验,该研究所设计的新型塑料闪烁体探测器检测系统可以较准确地测量医院X射线诊断机的短周期脉冲X射线。     

双波长脉冲激光高精度测距

本文试从实验的观点评论双波长脉冲激光在提高测距精度方面所起的作用,以及能否检测这样的系统。对N次测量按顺序平均,就可把距离平均误差降为原来的N~(-1/2)。产生误差的主要原因在于脉冲鉴别中阈值交差,尤其是在幅值起伏的情况下更是如此。本文分析了产生这种测量误差的原因。用精度为20微微秒的定时器、脉冲传输方式脉冲红宝石激光(0.6943微米)和它的二次谐波(0.3472微米),对距离5公里和13公里的目标进行测量。测量表明,在距离超过几公里的情况下,双波长脉冲激光测距仪精度可达百万分之一;距离更远(>50公里)时,在能见度良好的情况下,这种高功率脉冲激光测距仪是唯一能获得这种精度的系统。