СТАБИЛИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ВРЕМЕННОГО СПЕКТРОМЕТРА ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ

Нестабильность измерительного тракта временного спектрометра, обладающего прецизионным уровнем параметров, зависит от целой совокупности внутренних и внешних негативных факторов. Один из них связан с изменением формы детекторных сигналов и их флуктуацией, с дрейфом уровней формирования сигналов временной отметки, с нестабильностью изменения масштаба времени и т. д.

Эти факторы, внутренние по сути, негативно проявляются в разных модулях тракта временного спектрометра. Это далеко не полный перечень отрицательных аспектов, возникающих в трактах высокого разрешения. Следует еще отметить деструктивное влияние внешней среды на параметры временных спектрометров высокого разрешения (перепады температуры и напряжения питания, старение элементной базы и т. д.).

Все это, как и практика продолжительных измерений, вызывает неуправляемое изменение характеристик измерительного тракта. Такая ситуация ведет к снижению качества и уровня экспериментальных исследований. Во всех структурах электронной техники данного назначения широко используются методы и схемотехнические решения, которые нивелируют влияние негативных факторов.

Реализуются разнообразные варианты отрицательной обратной связи, методы и техника температурной компенсации, элементы параметрической стабилизации и т. п. Радикальным подходом к решению этих проблем является стабилизация основных параметров спектрометра. Структурная схема одного из вариантов прецизионного временного спектрометра с системой стабилизации тракта приведена на рисунке 71.

Рис. 71

Структурная схема прецизионного временного спектрометра с системой стабилизации тракта:

АС — адресный счетчик; АЦП — аналого-цифровой преобразователь; ВАП — вре- мя-амплитудный преобразователь; И — логический элемент; ЛУЦС — логика управления циклами стабилизации; РС — реверсивный счетчик; СНОД — система накопления и обработки данных; Т — длительность трансформированной амплитуды сигнала ВАП; Т-А — преобразователь длительности сигнала в число импульсов (т. е. их серию); УККП — устройство коррекции коэффициента преобразования; УКПУ — устройство коррекции порогового уровня; У У — устройство управления; ФВО — формирователь временной отметки; ЦАП — цифроаналоговый преобразователь; ЭЗ — элемент задержки; 1 — инвертор (логический элемент).

Реперные (опорные) интервалы времени обычно формируют, используя отрезки радиочастотного кабеля. Интервалы выделяются с помощью схемы элементов задержки (ЭЗ), которая состоит из двух отрезков кабеля, включенных параллельно друг другу. Подбирая величину их задержки, получают два интервала. Один из них размещается в начале регистрируемого спектра и связан с порогом тракта, другой — в конце спектра и ассоциируется с коэффициентом передачи тракта.

Дополнительная погрешность задержки кабеля при изменении температуры окружающей среды составляет - 0,01% /°С, что позволяет использовать его в качестве эталона. Такая система коррекции параметров охватывает практически все основные структуры измерительного тракта за исключением детекторов. Периодически с частотой несколько десятков герц логика управления циклами стабилизации (ЛУЦС) инициирует и запускает процесс коррекции параметров тракта.

Блокируя схемы формирования временной отметки (ФВО), схема ЛУЦС выделяет сигнал СТАРТ, связанный с ЦС, и подает его на устройство ФВ01. Схема формирователя передает его на вход время-амплитудного преобразователя (ВАП) и схему ЭЗ. Импульс, задержанный на заданную величину одним из элементов ЭЗ и сформированный схемой ФВ02, используется для преобразователя в качестве сигнала СТОП в циклах стабилизации. Длительность, заключенная между сигналами СТАРТ и СТОП, является одним из эталонных интервалов и трансформируется схемой ВАП в амплитуду, реализуя таким образом функцию преобразования «время — амплитуда», т. е. Ц-А).

Полученная амплитуда с помощью АЦП сначала модифицируется в длительность Т. Затем посредством преобразования Т-Ы (время — число импульсов) и с помощью адресного счетчика (АС) АЦП выделенная длительность трансформируется в цифровой код. Однако в систему накопления и обработки данных (СНОД) полученный код не передается, поскольку устройство управления (УУ) в этом случае заблокировано схемой ЛУЦС и сигнал ЗАЯВКА В СНОД не вырабатывается.

Если ВАП выдал большую амплитуду, то ее величина будет соответствовать реперному интервалу времени, который связан с коэффициентом передачи тракта. При такой ситуации в системе стабилизации измерительного тракта спектрометра будет функционировать устройство коррекции коэффициента передачи (УККП). Оно подключено к последнему триггеру АС, уровень которого управляет передачей импульса стробирования со схемы ЛУЦС на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика (РС). Его код по результатам циклов коррекции изменяется и с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) управляет током разряда накопительного конденсатора в схеме зарядно-разрядного устройства в составе АЦП.

Данный ток либо увеличивают, если триггер АС находится во взведенном состоянии, либо уменьшают, если последний триггер АС остался в исходном состоянии. Аналогично функционирует схема устройства коррекции порогового уровня (УКПУ). Для записи кода в реверсивный счетчик схемы УКПУ по результатам цикла коррекции порога, как правило, используют уровень с одного из триггеров АС (обычно от 4-6) схемы АЦП.

В цикле коррекции порога применяется уже другой ЭЗ меньшей величины. При этом на выходе ВАП выделяется сигнал малой амплитуды, который преобразуется схемой АЦП в код. Его значение в схеме УКПУ реализуют для управления величиной порога в схеме АЦП. Такой вид коррекции коэффициента передачи и порогового уровня в измерительном тракте является системой стабилизации релейного типа.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >