Среди большого многообразия различных видов измеряемых сигналов особое место занимают сигналы, носящие однократный (моноимпульсный) характер. Интерес к цифровому измерению (ЦИ) моноимпульсных сигналов объясняется их широким применением в различных областях науки и техники. А вместе с тем и теми возможностями, которые открывают методы одноразовых ЦИ для повышения быстродействия обработки больших и разнообразных массивов информации, например, в системах обегающего контроля, при испытании интегральных логических микросхем и ферромагнитных изделий в массовом производстве.
С подобными измерениями приходится сталкиваться при исследованиях в области физики твердого тела, в частности, оптических квантовых генераторов, отработке различных устройств однократного действия, ядерных исследованиях, например, изучении частиц высоких энергий, изучении ряда биологических процессов, изучении явлений вторичной эмиссии фотопроводимости и других свойств диэлектриков и полупроводников. Широкое распространение получили методы исследования прочности и надежности материалов и конструкций с помощью одиночных механических, тепловых, ионизирующих и других воздействий.
Приведенный далеко не полный перечень областей применения моноимпульсных процессов указывает на широкий круг отраслей науки и техники, где необходимо их цифровое измерение. Наибольший интерес при этом представляет измерение временных характеристик моноимпульсных сигналов, которые дают наибольший объем полезной информации о параметрах самого моноимпульсного процесса. При ЦИ временных параметров моноимпульсных сигналов возникает ряд трудностей, связанных с особенностями одноразовых измерений. Так как энергия, необходимая для ЦИ длительности моноимпульсного сигнала, поступает в средство измерения лишь в течение времени его существования.
Поэтому для цифрового измерения необходимо, чтобы измерительное средство или успевала регистрировать параметры импульса в течение времени его действия, или запасала в течение этого же времени энергию, характеризующую параметры импульса.
Момент прихода измеряемого моноимпульсного сигнала на вход измерительного устройства может быть также неизвестен, в связи с этим необходимо обеспечить стабильность характеристик средства ЦИ во времени. Данное требование особенно важно в случаях, когда повторное проведение эксперимента исключено или его воспроизведение требует больших материальных и временных затрат.
Сложность цифрового измерения временных параметров моноимпульсных сигналов возрастает с уменьшения напряжения и длительности измеряемых моноимпульсного сигнала, что объясняется возрастанием требований к быстродействию, широкополосности и линейности самого измерительного средства.
В ходе выполнения бакалаврской осуществлен обзор и классификация способов и средств цифрового измерения длительности моноимпульсных сигналов. Разработаны структурная и функциональная схемы цифрового измерителя (ЦИ) длительности моноимпульсных сигналов.
Данный ЦИ обеспечивает измерение в цифровой форме длительностей моноимпульсных сигналов в диапазоне не более 1с с точностью в пределах 0,1 мс и скоростью последовательной передачи данных в канал связи 600 бит/сек.
В бакалаврской работе также на основе выбранной элементной базе (ИМС серии КР1533) проведены разработки на уровне электрических схем следующих узлов ЦИ:
1. Устройства выделения фронтов преобразуемой длительности моноимпульсного сигнала;
2. Генератора тактовой импульсной последовательности;
3. Двух делителей тактовой частоты;
4. Устройства отображения цифрового результата измерения;
5. Преобразователя кода;
6. Регистр памяти;
7. Счётчик импульсов с коэффициентом пересчёта 16
