Инструментальная среда регистрации распределений наносекундных интервалов времени для фундаментальных и прикладных исследований

• Автор: Деменков, Василий Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 285 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Экспериментальные исследования на базе комплекса ускорителей института и некоторые аспекты временного анализа в наносекундной области

§ 1. Исследования по времени пролета, их методические аспекты, структура

электронной аппаратуры и методов измерения интервалов времени наносекундного диапазона

1.1. Спектрометрия по времени пролета: основные задачи и проблемы их

решении

1.2. Некоторые особенности организации измерений в рамках ускорительного

комплекса института и их методические аспекты

1.3. Вопросы декомпозиции аппаратных средств информационно-

измерительной системы для временного анализа и некоторые тенденции ее развития
1.4 Методы измерения временных интервалов наносекундного диапазона,
их структура и систематизация
§ 2. Нелинейности преобразования и снижение их вклада в регистрацию
распределений временных интервалов наносекундного диапазона 40.
2.1. Влияние неравномерности шага квантования на процесс кодирования
интервалов времени
2.2. Статистическое усреднение ширины каналов измерителей временных
интервалов - проблемы введения и техника решения
2.3. Цифровая составляющая дифференциальной нелинейности измерителей
временных интервалов и пути ее снижения
§ 3. Искажения, обусловленные процессом регистрации распределений
временных интервалов, и методы их снижения
3.1, Наложения входных сигналов, вызывающие искажения формы
регистрируемых распределений интервалов времени, и технические аспекты снижения ИХ ВЛИЯНИЯ

3.2. Искаженна спектров регистрируемых интервалов времени за счет просчетов и их коррекция аппаратурными средствами
3.3. Некоторые проблемы отбора интервалов времени наносекундного диапазона
и пути их решения
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1
ГЛАВА 2 Нелинейные методы измерения временных интервалов наносекундного диапазона и их развитие
§1. Прямые методы нелинейного ко дарования интервалов времени
1.1. Кодирование временных интервалов методом двоичного взвешивания путем
сравнения их с эталоном
1.2. Кодирование интервалов времени методом двоичного взвешивания путем
определения порядка поступления сигналов, фиксирующих границы временного интервала
1.3. Сопоставительный анализ алгоритмов прямого кодирования временных
интервалов методом двоичного взвешивания и некоторые проблемы их технической реализации
§ 2. Нелинейное кодирование интервалов времени путем изменения их
масштаба
2.1 Кодирование интервалов времени методом двоичного взвешивания
путем преобразования длительности и сравнения ее с эталоном
2.2. Способы трансформации длительности временных интервалов,
ориентированные на косвенный метод двоичного взвешивания
2.3. Косвенный метод нелинейного кодирования интервалов времени и
некоторые аспекты его совершенствования
§ 3. Развитие техники измерения временных интервалов методами двоичного
взвешивания
3.1. Совершенствование прямого метода нелинейного кодирования временных
интервалов определением порядка поступления сигналов, фиксирующих границы интервала времени
3.2. Применение статистического разравнивания шага квантования в прямом
методе нелинейного кодирования интервалов времени

3.3. Использование принципа скользящей шкалы в структуре конвейерно-
циклического преобразования временных интервалов
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. Аналоговые методы линейного масштабно-временного преобразования интервалов времени наносекундного диапазона, их развитие и совершенствование
§ 1. Методы регенерации временных интервалов и их развитие для линейного
изменения масштаба времени
1.1. Концепция метода расширения временных интервалов путем их
регенерации
1.2. Трансформация временных интервалов путем их регенерации на основе
гетерогенных структур удвоения их длительности
1.3. Регенерация временных интервалов на базе квазипериодического заряда
конденсаторов и ее применение для изменения масштаба времени
§ 2. Совершенствование аналогового метода линейного масштабно-временного
преобразования интервалов времени
2.1. Снижение влияния дестабилизирующих факторов на изменение масштаба
времени за счет стабилизации коэффициента преобразования
2.2. Увеличение точности трансформации временных интервалов путем
коррекции дрейфа порога преобразования
2.3. Повышение линейности расширения интервалов времени и уменьшения их
искажений посредством создания виртуального потенциала на накопительном конденсаторе
§ 3. Разработка и создание технических средств регистрации распределений
временных интервалов
3.1. Времяамплшудные преобразователи для измерительных систем
наносекундного диапазона
3.2. Измерители временных интервалов на основе масштабно-временной
трансформации их длительности
3.2.1. ВАЦП с аналоговой стабилизацией временного порога и разравниванием
цифровой составляющей дифференциальной нелинейности
3.2.2. ВАЦП с цифро-аналоговой системой коррекции временного порога

уменьшением периода следования импульсов опорной серии, что ведет к необходимости применения в счетчиках таймерных импульсов первых их триггеров высокого быстродействия [130,134-136]. Развитие элементной базы от тунельных диодов до быстрых цифровых интегральных микросхем переместили диапазон счета триггеров с 200*250 МГц до частоты выше нескольких ГГц [135-137].
В основу принципа параллельного получения кода интервала времени [114] положена идея использования специализированного генератора с бинарной сеткой частот. С помощью двух независимых устройств стробирования получают код обоих сигналов СТАРТ н СТОП. Число разрядов кода определяется набором частот (/0, 2/о, , ...) такого генератора, а результат измерения получают с выхода устройства вычитания кодов, выполняющего эту операцию над данными обоих устройств стробирования. Повышение точности измерений связано с ростом частоты следования импульсов задающего генератора. Для солидного числа каналов измерителя метод экономически не выгоден, его нельзя использовать с синхронной серией, так как сложно реализовать работу схем умножения частоты в режиме ударного возбуждения. Рассмотренная структура такого генератора была, например, применена в схеме измерителя [138], а реализация техники стробирования обеспечила минимальную величину шага квантования 0,05 не [139], которую сложно пока достичь прямыми методами последовательного счета.
Метод задержанных совпадений, когда последовательно соединенные линии задержки одинаковой величины то образуют эталоны сравнения для интервала времени, тоже относят к методам прямого кодирования [311,122]. На вход цифрового эквивалента, где каждый вывод линии задержки подключен к схеме совпадений, подается сигнал СТАРТ, а на другие входы этих схем подается сигнал СТОП. Выделяя одну из них, где произошло совпадение обоих сигналов, с помощью кодирующей матрицы [122] определяют код поступившего интервала времени Наряду с последовательным соединением линий задержки существуют варианты их параллельного включения [66], когда каждый последующий отрезок на величину шага квантования т0 меньше предыдущего. Применение этого метода кодирования оправдано при числе каналов не более 10*20 и в последнее время самостоятельно не используется.
Метод статистических испытаний [140,141], применяемый для кодирования повторяющихся интервалов времени тоже относится к методам прямого кодирования.