多路脉冲时间间隔校准方法研究

　　测量多路脉冲时间间隔一般使用多路时间间隔测量仪进行,如32路时间间隔测量仪。如何有效、简捷和准确地校准其技术指标,这是脉冲时间计量需要解决的问题。针对多路时间间隔测量仪宽量程、大幅度、多通道、快时间、高准确度和单次工作等特点,要对其进行有效校准,需要研究多路脉冲时间间隔的校准方法,并建立相应的校准测试装置。

　　一、校准方案

　　校准32路时间间隔测量仪的技术指标主要有时间测量范围、准确度、时间分辨力、线性、同步触发的时间分散性等参数,为此需要一个高准确度的脉冲时间间隔产生器。但时间间隔产生器一般都是单路输出,对于校准32路时间间隔测量仪同步触发时的时间分散性、通道间的隔离特性和时间分辨力技术指标不能满足技术要求,因为单通道进行校准在时间上不存在相关性,而这些特性指标是32路时间间隔测量仪在单次工作时可靠性的主要标志。鉴于上述情况,校准方案上可考虑对时间间隔产生器的输出脉冲进行多路同步扩展,以产生多路脉冲时间间隔使其适合校准技术的要求。本文就是通过研制一个16路脉冲输出器来组建16路脉冲时间间隔校准系统,使其适合32路时间间隔测量仪校准的技术要求。

　　二、系统

　　图1为32路时间间隔测量仪校准系统原理框图。图中,HP5359时间间隔产生器和PG-16脉冲时间间隔产生器一起组成16路脉冲时间间隔校准仪。PG-16脉冲时间间隔产生器是一个16路脉冲输出器,能将HP5359的停止脉冲信号扩展成同步输出的16路停止脉冲信号,并对HP5359的输出脉冲进行幅度放大、功率提升和快沿成形,使其满足校准32路时间间隔测量仪大幅度触发特性的校准要求,并通过通道隔离、阻抗匹配等工艺措施满足同步触发时多路校准的技术要求。32路时间间隔测量仪为被校准的仪器,HP5370时间间隔测量仪和数字存储示波器作为核查标准仪器,用于16路脉冲时间间隔校准仪的量值检测,保证校准工作的准确可靠。

　　PG-16脉冲时间间隔产生器的原理图如图2所示。图中,16路信号分配电路是一个信号分配器,可同时产生16路定时脉冲;定时电路是一个准确可调的时间延迟单元,对时间间隔进行延迟补偿;驱动电路和电流开关实现对脉冲信号的幅度放大和功率提升;快沿成形是利用阶跃恢复二级管成形技术对输出脉冲进行整形。在实施工艺上,为了减少起始路和停止路的时间准确度受温度的影响,起始通道和16路停止通道均采用相同的电路和工艺,各个通道间相互形成一个差分状态,可抵消部分温度影响,以提高稳定度。

　　16路脉冲时间间隔校准仪的主要技术指标为: