Z箍缩实验装置的数字延时同步系统

时 同步 系统 由精 密 延 时同步机 和数 字延 时 同步机 组成 ， 两者都具 有 １ ２路 独 立延 时脉 冲和 １路 零延 时标 准时钟 脉 冲输 出， 每路 延 时脉 冲 同步 输 出 １路 电信 号 和 １路 光信 号 。实验 结果表 明 ： 精 密延 时 同步机 的延 时分辨 率为 １ ｎ ｓ ， 延 时 范 围为 ０率 装置 研制 中， 由于单 路脉 冲的输 出 电流有 限 ， 为 了获 得更 高 的输 出脉 冲
电流 ， 通 常采 用多 路模块 叠加 的方 法 ， 即通 过多个 模 块输 出 电流 的精 确 同步叠 加 获得 高功 率脉 冲 电 流 。为 了实 现模块 的并 联运 行和 有效 叠加 ， 需要 对 系统 中每个 脉 冲功率 模 块 的运行 时 序 做 精确 控 制 。Ｚ箍 缩实 验装 置采 用 ４ ＭＶ 激光 触 发多级 多通 道 开关作 为 主同 步开 关＿ ２ ］ 。数 字延 时 同步 系统 产生 １ ２路 延 时精度 １ ０ ｎ ｓ的可调延 时光 脉 冲 （ 通 过分 光器 一分 为二 ） 去触 发 ２ ４ 个 激光 器 的氙灯 ， 同 时产 生 １ ２路 延 时精度 １ ｎ ｓ 的可 调延 时光 脉 冲（ 通 过分 光 器 一分 为 二 ） 去触发 ２ ４个 激 光 器 的 Ｑ 开 关， 使其 输 出时序 同步 的激光 脉 冲触发 ｚ箍缩 实 验装置 主 同步开 关 ， 从 而 满足 Ｚ — ｐ ｉ ｎ ｃ ｈ装 置 对信 号
第 ３期
２ ０ １ ５年 ９月
高
能
量
密
度
物
理
ＮＯ．３ Ｓｅ ｐ ．，２ ０１５
ＨＩ Ｇ Ｈ ＥＮ ＥＲＧ Ｙ ＤＥＮ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ ＰＨ ＹＳＩ ＣＳ
Ｚ箍 缩 实验 装 置 的数 字 延 时 同步 系统
代 刚， 贾 兴， 欧阳艳晶， 黄 斌， 于治国， 高 平
发 出触 发命 令后 ， 数 字延 时 同步 机 １ 根 据 预先设 置 的 时序 输 出 两路 延 时 脉 冲 ， 依次 经 电光转 换 、 光
纤 传输 和光 电转 换后 ， 一方面， 触 发数 字延 时 同步机 ２并 点亮 ２ ４台激 光 器 的氙 灯 ， 另一方面， 触 发 １ ５ ｋ Ｖ 高 压脉 冲发 生器 和 Ｍａ ｒ ｘ发生 器 ， 并 通 过脉 冲形 成 线取 样 触 发精 密延 时 同步机 ， 使 之 输 出不
同步性 的要求 。通过适 当的延 时调节 ， 可 以消 除各路 信 号 间的时 间差 ， 实现 精确 同步 。 美 国斯坦 福数 字延 迟发 生器 ＤＧ５ ３ ５是 Ｅ ｌ 前 国际上 综合 指标 较高 的 电脉 冲延时 同步 机 ， 在 国外
数字 延 时 同步系 统 中得 到 了普遍 使用 。但 该装 置 也存 在许 多 缺 点 ： （ １ ） 缺 乏 光信 号 输 出 ； （ ２ ） 在 大
（ 中国工程物理研究院流体物理研究所 １ ０ ７室 ， 四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ９ ９ ； 中 国工 程 物 理 研 究 院脉 冲功 率 科 学 与 技术 重 点 实 验 室 ， 四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ９ ９ ）
摘 要 ：介绍 了 Ｚ箍 缩 实验 装 置数 字延 时 同步 系统的设 计 和 实验 结 果 。数 字 延
功率 脉 冲装 置具 有强 电磁 干扰环 境 中 ， 其抗 干扰 能力 较差 ； （ ３ ） 输 出信号 不适 宜长 距 离传 输 ； （ ４ ）由 于延 时 通道 较少 ， 系统 输 出通道需 要 扩 展 才 能满 足 ｚ箍 缩 实 验 装 置 的 实 际 。为 了 克服 以上 缺 点 ，
同时序 的光 脉 冲 ， 触发 ２ ４台激 光 器 的 Ｑ 开关 。激光器 输 出激 光脉 冲 打开 装 置 的主 开关 ， 实 现脉 冲
功 率 的有效 叠加 。
图 １ 数 字 延 时 同 步 系 统 总 体 框 图
３ 基 本 原 理
精 密延 时 同步 机硬 件 系统 主要 由单 片 机Ⅲ 、 现 场 可 编 程 门阵 列 （ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ Ｇ ａ ｔ ｅ Ａｒ —
关 键词 ： 延 时 同步 ； 抖动； 激光 器 ； Ｚ箍缩
１ 引 言
Ｚ箍 缩装 置是 中国工 程 物理 研 究 院流 体 物 理研 究 所 建 成 的大 型 脉 冲功 率 系统 口 ］ ， 由２ ４个 性 能、 结 构相 同的模块 组成 ， 可 以在 小 于 ０ ． ２ Ｑ的 负载上 得 到上升 时 间小 于 ９ ０ ｎ ｓ 、 峰值为 ８ ＭＡ 以上
通道 内各路 信 号 间的抖动 小 于 １ ０ ０ ｐ ｓ ； 数 字延 时 同步机 的延 时分辨 率为 １ ０ ｎ ｓ ， 延 时 范 围为 ０ ． ０ ２ ￣６ ０ ０“ ｓ ， 通道 内各路 信 号 间的抖 动 小 于 １ ｎ ｓ ， 满足 Ｚ箍 缩 实验装 置触 发
系统 的 指 标 要 求 。
Ｅｍａ ｉ ｌ ： ｄ ｇ ＿ １ ０ ７ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
第 ３ 期
代 刚等 ： Ｚ箍 缩 实 验 装 置 的数 字延 时 同 步 系 统
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对 数字 延 时 同步机 １ 、 数字 延 时 同步机 ２和 精 密 延 时 同步 机预 先进 行 延 时数 据 的设 置 。当计 算 机
以满 足 Ｚ箍缩 实验 装置 的要求 ， 设计 了新型 的数 字延 时 同步系统 。
２ 系统 总体 设 计
Ｚ箍 缩实 验装 置数 字延 时 同步 系 统 的总 体 结 构 如 图 １所示 。计 算 机通 过 ＲＳ ４ ８ ５串 口总 线 。 。 ］
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作者简介 ： 代 刚 （ １ ９ ７ ６ 一） ， 男， 本科 ， 高级 工 程 师 ， 主 要 从 事 快 电子 技 术 的研 究 。