SU792546A1

SU792546A1 - Method of measuring delay time and its dispersion in ultrasonic delay line

Info

Publication number: SU792546A1
Application number: SU782704390A
Authority: SU
Inventors: Игорь Николаевич Григорьев; Роберт Иванович Капранов; Людмила Дмитриевна Чуракова
Original assignee: Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч- Бруевича; Конструкторское Бюро Ленинградского Завода "Россия"
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1978-12-26
Publication date: 1980-12-30

Description

1one

, Изобретение относитс к области радиоэлектроники и может .быть использовано при измерени х параметров ультразвуковых линий задержки (УЛЗ). Известны различные способы измерени времени задержки и его дисперсии в УЛЗ .The invention relates to the field of radio electronics and can be used when measuring the parameters of ultrasonic delay lines (CRL). Various methods are known for measuring the delay time and its dispersion in a CCD.

Известен, например, способ измерени времени задержки и его диспе сии в УЛЗ методом импульсной модул ции осноЕанным на сравнении интервала, времени между двум импульсами, один из.которых задержан на известный регулируемый интервал времени, а второй - на неизвестный измер емый интервал fl . For example, a method is known for measuring the delay time and its displacement in a CCD using pulse modulation based on comparing the interval, the time between two pulses, one of which is delayed by a known adjustable time interval and the second by an unknown measured interval fl.

Этот метод характеризуетс неоднозначностью результата, завис щего от формы импульса, и не обладает критерием настройки дл точных измерений , .This method is characterized by the ambiguity of the result, depending on the pulse shape, and does not have a tuning criterion for accurate measurements,.

Из известных способов наиболее близким к предложенному вл етс способ измерени времени задержки и .его дисперсии в УЛЗ, при котором из:-г мер ют разностьфаз между входным и выходным радиоиглпульсами со стабильной фазой заполнени по отношению к его огибающей Г2 .Of the known methods, the closest to the proposed method is a method for measuring the delay time and its dispersion in an ultrasonic filter, in which: - the difference between the input and output radio needle pulses with a stable filling phase with respect to its envelope G2 is measured.

Недостатком этого способа вл етс неопределенность в выборе отсчетной фазы заполнени радиоимпульса на - выходе УЛЗ. Основна причина такой уеопределенности св зана с зат гива1; ём фроцха радиоимпульса на выходе УЛ. из-за ограниченности ее полосы пропускани или нелинейности фазовой характеристики. В ленточных УЛЗ пос .леднее вл етс следствием дисперсии скорости распространени , в частности, The disadvantage of this method is the uncertainty in the choice of the reference phase of filling of the radio pulse on - the output of the УЛЗ. The main reason for this uncertainty is associated with a hitch; eat froch radio pulse at the output of UL. due to the limited bandwidth or non-linearity of the phase response. In tape-fed ULLs, the last is due to the dispersion of the propagation velocity, in particular,

10 сдвиговых волн в упругом звукопроволе . Поэтому точность измерени таким способом оказываетс невысокой.10 shear waves in an elastic sound guide. Therefore, the measurement accuracy in this way is low.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени времени за ,держки дисперсии при произвольных фронтах радиоимпульса на выходе линии задержки.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement of the time delay of the dispersion with arbitrary fronts of the radio pulse at the output of the delay line.

Это достигаетс тем, что в способе измерени времени задержки и его дисперсии в УЛЗ, при котором измер ют разность фаз между входным и выходным радиоимпульсами со стабильной - фазой заполнени по отношению к огибающей, миншу1изируют набег разности фаз между совпадающими во времени радиоимпульсами на входе и выходе линии задержки, измен частоту заполнени и разность фаз между двум им30 пульсами в периодической послалов,ч This is achieved by the fact that in the method of measuring the delay time and its dispersion in the CCD, at which the phase difference between the input and output radio pulses with a stable filling phase with respect to the envelope is measured, the phase difference between the input and output radio pulses coinciding in time delay lines, changing the filling frequency and phase difference between two pulses in periodic sends, h

тельности пар радиоимпульсов, при этом врем задержки определ ют по интервалу времени между импульсами в одной паре, а дисперсию времени эа ержки - по приращению этого интервала при изменении частоты.the duration of the delay is determined by the time interval between pulses in one pair, and the dispersion of the time delay is determined by the increment of this interval when the frequency is changed.

Изменение частоты заполнени и разности фаз (интервала времени) между двум импульсами в периодической последдвательности пар радиоимпульсов позвол ет минимизировать набег раз ности фаз между двум совпадающими во времени импульсами на входе и выходе УЛЗ. При этом отсутствует необходимость в выборе отсчетной. фазы заполнени и устран етс ошибка, св занна с неопределенностью такого выбора при зат нутых фронтах радиоимпульса на выходе У513. Изменение частоты вызывает минимальный набег разЕ-юсти фаз лишь в том случае, когда интервал времени между импульсами в одной паре равен времени задержки сигнала УЛЗ. Это врем задержки отличаетс от группового времени на минимальную величину, равно фазовому времени или отличаетс от последнего на целое число полупериодов частоты заполнени .. Таким образом, минимизаци набега разности фаз между совпадающими во времени импульсами позвол ет избежать ошибки при измерении дисперсии времени задержки в виде приращений регулируемого интервала времени между импульсами в паре при отклонении частоты от номинальной на заданную величину. Дл измерени времени задержки и его дисперсии в диапазоне частот формируют периодическу последовательность пар радиоимпульсо Устанавливают интервал времени между импульсами в одной паре, равный номинальному значению времени задержки на заданной частоте по критерию минимизации приращений разности фаз между совпавшими во времени вторым импульсом каждой пары незадержанного сигнала с первым импульсом той же пары задержанного сигнала при их суммировании в противофазе и при вариации частоты заполнени относительно заданной. Измен частоту заполнени в пределах полосы пропускани , вое станавливают результат суммировани импульсов пут-ем изменени интервала времени между импульсами в паре.Дале считывают дисперсию времени задержки в виде приращений указанного ин . тервала времени.A change in the filling frequency and phase difference (time interval) between two pulses in a periodic sequence of pairs of radio pulses allows minimizing the phase difference between two pulses coinciding in time at the input and output of the CCD. At the same time there is no need to select the reference. filling phases and eliminating the error associated with the uncertainty of such a choice with the closed fronts of the radio pulse at the output of the V513. A change in frequency causes a minimum incursion of phase E-phase only in the case when the time interval between pulses in one pair is equal to the delay time of the signal ULZ. This delay time differs from the group time by a minimum value, is equal to the phase time, or differs from the latter by an integer number of half-cycles of the filling frequency. Thus, minimizing the incursion of the phase difference between the pulses coinciding in time helps to avoid errors in measuring the dispersion of the delay time as increments adjustable time interval between pulses in a pair when the frequency deviates from the nominal one by a specified amount. To measure the delay time and its dispersion in the frequency range, a periodic sequence of pairs of radio pulses is set. Set the time interval between pulses in one pair equal to the nominal value of the delay time at a given frequency according to the criterion of minimizing the increments of the phase difference between the second delayed signal from the first pulse a pulse of the same pair of a delayed signal when they are summed in antiphase and when the filling frequency is varied relative to the given one. By changing the frequency of filling within the bandwidth, the result of the sum of the pulses is determined by changing the time interval between the pulses in the pair. The delay time variance is read as increments of the specified y. terval of time.

На чертеже показана блок-схема установки дл измерени времени задержки и его дисперсии в УЛЗ в соответствии с предложенным способом.The drawing shows a block diagram of an installation for measuring the delay time and its dispersion in the CCD in accordance with the proposed method.

В состав установки вход т генератор 1 задержки измерител временных интервалов, суммирующее устройство 2 импульсный модул тор 3, генератор 4 радиоимпульсов, измер ема .УЛЗ 5, аттенюатор 6, сумматор 7, осциллограф В. Импульсный модул тор 3 состоит из трех блоков-генераторов 9-11 соответственно ударного, модулирующего и стробирующего импульсов. После суммировани в устройстве 2 запускающего и задержанного импульсов, снмаемых с .генератора 1 задержки (прибора И2-17) , сигнал поступает на запуск импульсного модул тора 3. эти импульсы используютс дл формировани в генераторе 4 испытательного сигнала в виде последовательности па идентичных между собой радиоимпульсо Испытательный сигнал по двум каналам через. УЛЗ 5 и аттенюатор б, поступает на общую нагрузку в сумматоре 7. Инверди фазы в сумматоре 7 и регулировка амплитуды осуществл етс в канале незадержанного сигнала. Суммарный сигнал усиливаетс и контролируетс визуально на экране осциллографа 8 .The installation includes a generator 1 delay meter time intervals, a summing device 2 pulse modulator 3, a generator of 4 radio pulses, measuring. ULS 5, attenuator 6, adder 7, an oscilloscope B. The pulse modulator 3 consists of three generator blocks 9 -11 respectively shock, modulating and gating pulses. After summing up in the device 2, the trigger and delayed pulses taken from the delay generator 1 (device I2-17), the signal arrives at the start of the pulse modulator 3. These pulses are used to form a test signal in the generator 4 as a sequence of identical radio pulses Test signal on two channels through. The ULZ 5 and the attenuator b, is supplied to the total load in the adder 7. Inverti the phases in the adder 7 and the amplitude is adjusted in the channel of the non-delayed signal. The sum signal is amplified and monitored visually on the screen of the oscilloscope 8.

Таким образом, последовательность радиоимпульсов формируетс при помощи генератора 4 радиоимпульсов, обеспечивающего стабилизацию начальной фазы заполнени , и генератора 1 задержки измерител временных интервалов . В этом случае генератор задержки 1 выполн ет роль задерживающего устройства, с выхода которого на запуск генератора 4 поступают пары импульсов , интервал между которыг и может быть установлен с высокой точностью . В результате этого сигнал на выходе генератора 4 представл ет собой последовательность периодических пар радиоимпульсов, стабилизированных по начальной фазе заполнени . Последнее позвол ет реализовать в измерительной системе идеальную задержку второго (опорного) импульса в паре по отношению к предшествующему ему во времени, равную интервалу времени между ними. Сравнение по фазе опорного и задержанного радиоимпульсов сравными амплитудами осуществл етс путем их суммировани в противофазе. Контролиру минимальную с1мплитуду суммарного импульса, можно установить разность -фаз между радиоимпульсами с точностью до целого числа (рТ . Критерием минимизации разности между идеальной и реальной задержками испытательного сигнала вл етс минимальный сдвиг по фазе между опорным и задержанныгл импульсами при изменении частоты.Thus, a sequence of radio pulses is formed using a radio pulse generator 4, which provides stabilization of the initial filling phase, and a delay generator 1 of a time interval meter. In this case, the delay generator 1 performs the role of a delay device, from the output of which, at the start of the generator 4, there are pairs of pulses, the interval between which and can be set with high accuracy. As a result, the signal at the output of generator 4 is a sequence of periodic pairs of radio pulses stabilized in the initial filling phase. The latter makes it possible to realize in the measuring system an ideal delay of the second (reference) pulse in a pair with respect to its previous time, equal to the time interval between them. The phase comparison of the reference and delayed radio pulses with comparable amplitudes is carried out by summing them in antiphase. By controlling the minimum c1 impulse of the total pulse, you can set the phase difference between the radio pulses with an accuracy of an integer (pT. The criterion for minimizing the difference between the ideal and real delays of the test signal is the minimum phase shift between the reference and delayed pulses when the frequency changes.

Claims

An example of the use of the proposed method is the measurement of the dispersion of the delay time of an ultrasonic waveguide type with a tape duct. The measurement object is a CRL with a group delay time of about 1.5 ms. operating in the frequency range from 4 MHz to 12 MHz. The test signal spectrum (with a radio pulse duration of 300 µs) takes no more than 1, the UL frequency range, which allows it to be transmitted through the ULZ with minimal distortion. In accordance with the proposed method, distortions of the fronts of radio pulses do not affect the measurement results, since at each frequency it is sufficient to provide compensation only in the region of the established amplitude of the total radio pulse. The dependence on the frequency of the increments of the phase time delay relative to the nominal value is of asymmetric nature. The greatest phase distortions occur in the low frequency range of the working range of the CREW. The measurement results show that in a tape sound guide with a width of 10 mm, when dispersing a shear wave, the dispersion of the group delay time, reaching 1 µs, is the main cause of extended fronts, which excludes the possibility of using other methods for measuring the dispersion of the CCD delay time. The proposed method of measuring the delay time and its dispersion eliminates the ambiguity of the selection of the reference point of the high-frequency filling of the delayed radio pulse and provides a direct measurement of the dispersion of the delay time. This leads to a high measurement accuracy. The claims of the method for measuring the delay time and its dispersion in the ultrasonic delay line, at which the phase difference between the input and output radio pulses with a stable filling phase in relation to the envelope is measured, in order to improve the measurement accuracy at arbitrary fronts of the radio pulse at the output of the delay line, minimize the cable phase difference between the coincident radio pulses at the input and output of the delay line, changing the frequency filling and the phase difference between two pulses in a periodic sequence of pairs of radio pulses, while the charging time is determined by the time interval between pulses in one pair, and the variance of the delay time - by increments of this interval when the frequency changes. Sources of information taken into account in the examination 1. N. Bova and others. Methods of measuring group velocity and group delay time. Lime in higher education, sir. Radio engineering, 1965, v. 8, No. 4, p. 391-403.

2.Meskimin N.IRE T Hapsassiona I Vetrasonis Eng. Pesve, 1975, ch. 5, s. 25