延时时间测量
复现微波延迟时间间隔的一种方法
复现微波延迟时间间隔的一种方法己口口9年l1月第己日卷第现微波延迟时间间隔的一种方法李涛张华锋(中国人民解放军92957部队舟山316000)摘要:针对微波信号的延迟时间难以测量的难题,介绍一种能对微波延迟装置进行延迟时问测量的方法.设计了环路振荡电路,用脉冲信号在调制器上对微波信号进行反馈控制,将对微波延迟时间问隔的测量变换为对频率的测量,真实复现微波信号传输所经历的时间;采用PtC16F877A微处理控制器的脉冲捕捉功能,在PICC 平台上开发频率测量程序.实践证明:该方法能对宽范围的微波延迟时间间隔进行高准确度的测量.关键词:时间间隔;脉冲调制;微波延迟;频率测量中图分类号:TN7文献标识码:A MethodofmicrowavedelayintervalrecurrenceLiTaoZhangHuafeng(PLAUnitsNo.92957,Zhoushan316000,China)Abstract:InordertosolvetheproblemthatitisdifficultytOmeasuremicrowavedelayinterval ,amethodofmesuremi—crowavedelayintervalofmicrowavedelaysetisintroducedinthispaper.Thismethoddesigne dablockinggeneratorandcontrolledmicrowavesignalback-coupledwithpulsesignalonmodulatorthatchangedmicr owavedelayintervalmeasuretOfrequencymeasure,andrecurredthetransferstimeofmicrowavesignal,andusedpulse-cat chfunctionofPIC16F877A MCUtodesignfrequencymeasureprogrammeonPICCplatform.Thepricticeshowesthatthismethodcanmeasurewide—rangemicrowavedelayinterva1high-accurately.Keywords:PIC16F877A;pulsemodulation;microwavedelayinterval;frequencymeasure ment0引言在工程技术实践中,微波信号的延迟时间是重要的技术参数,对于雷达的调试,校准有着重要的意义.对微波信号延迟时间的测量具有工作频率高,微波信号弱,延迟时间短等特点.本文介绍一种能对微波延迟装置.进行延迟时间测量的方法,该方法真实地复现了微波信号在微波延迟装置中传播所经历的时间,对延迟时间间隔测量的最小值可以小于1n8,能对衰减量低于一8OdB的延迟装置进行测量.1工作原理1.1微波延迟时间测量原理设计该方案设计思路是将微波延迟时间测量转换成频率测量.测量电路采用微波电路结构,用延迟时间脉冲调制微波信号反馈振荡电路原理l_4],真实复现微波信号传输过程中所经历的时间.微波延迟时间测量电路原理框图如图1所示.微波延时时间测量电路设计3个输入端,C1是微波信号输入端,C2,C3是被测延迟装置输入端.初始状态时,微波放大器输入端无信号,脉冲放大整形器输出高电平,控制微波调制器开通,微波信号经过微波调制器送人被测微波延迟装置,经过延迟时间r,微波信号传送到微波放大器,受到衰减的微波信号经过放大,检波后送入脉冲放大整形器,脉冲放大整形器输出的1vrL电平变低,控制微波调制器关闭.由于微波调制器关闭,再经过延迟时间r,微波放大器输入端的微波信号消失,检波器无输出,脉冲放大整形器输出电平变为高电平,再次控制微波调制器作者简介:李涛,高级工程师,博士,主要从事军用计量管理与测试工作.一20一中国科技核心期刊200g年l1月第己日卷第1I期开通.整个电路往复循环工作,形成振荡状态,振荡周期简洁,工作过程真实地复现了为2r.振荡输出的信号经过分频器处理,由经历的时间,其振荡的周期正PIC16F877A微处理控制器进行频率测量.该电路结构微波延迟测量装置:图1微波延迟时间测量电路原理图1.2微波延迟测量数据处理模型在测量闭环回路中,硬件对微波的传输有不同程度的延迟,对测量的结果会产生影响,产生影响的主要部分有:微波调制器,微波放大器,检波器,脉冲放大整形器,内,外部连接电缆等.设硬件产生的延迟时间之和为∑,被测量延迟装置的延迟时间为r,测试回路中总延迟时间为t,则:r—t一∑t(1)设测量环路振荡频率为,,周期为T,则:T一(2)T一2t(3)由式(1)～(3)可得:一一∑一一厶(4)式中:是一个常数,因此,被测量延迟装置的微波延迟时间r仅与测量环路振荡频率-厂有关.2硬件设计2.1微波调制器脉冲调制器是振荡环路中的正反馈执行部件,在反馈脉冲的激励下,控制微波信号在脉冲调制器中的通断.根据微波放大器的输入灵敏度一70dBm和调制器最高能承受输入功率+30dBm的技术指标,按照环路工作原理要求,调制器的控制能力应不小于一100dBm.在该测量装置的设计中,采用一只控制能力为I10~120dB的高性能调制器,简化电路结构,减小内部延迟时间,同步性好,工作可靠.2.2微波放大器由于被测量延时装置对微波信号衰减较大,一般为一20～一7OdB,为了使检波器输出足够高的脉冲幅度,设计微波放大器对被测量延迟装置的输出微波信号进行高增益放大.微波放大器要求具有增益高,频带宽,输入动态范围大,噪声低,抗饱和,输出功率平稳等特点.在该测量装置中,微波放大器采用对数微波放大器,这种微波放大器通过对数转换功能,将大动态范围的输入信号压缩成较小的,易于处理的信号,微波信号输入动态范围可达+20～一68dB,微波放大器的输出激励检波器, 检波器的输出电压与放大器输入功率成正比.放大器在l～10GHz频率范围内,保持8OdB的增益,平坦度为±2dB,检波输出的对数斜率为5OmV/dB.采用混合集成技术和全温度范围补偿技术,使放大器在一50～+85℃全温度范围内保证技术指标,并且体积小,重量轻,可靠性高.2.3检波器检波器的作用是从经过脉冲调制的微波信号中将脉冲信号解调,提供给脉冲放大整形器.为了克服高增益放大器本底噪声的影响,同时较好地响应对数放大器的输出,检波器的灵敏度不宜过高,检波器必须保证对大动态范围输入有较好的响应,较小的输出失真,较好的脉冲前沿.2.4脉冲放大整形器脉冲放大整形器用于对高频低幅脉冲信号进行幅度放大和整形,由电压比较器,CMOS施密特门组成.采用门延时间仅为7.5ns的3016极速电压比较器,设计成具有输入信号回差的电压比较电路,将检波器输出信号与地电平进行比较后输出转换成为1vrL电平,再经由CMOS 施密特门进行整形.电压比较器电路原理如图2所示. 2.5分频器为了使PIC16F877A微处理控制器更稳定地测频,设计了分频器对环路振荡信号进行分频,使最高频率不超过PIC16F877A微处理控制器脉冲捕捉的频率范围.分频器由4518芯片构成,4518芯片是双分频器,两个分频器均接成十分频电路,并串连应用,构成100倍分频,每10 倍分频设置输出端,分别送人PIC16F877A的RC1和RC2接口,使用PIC16F877A的脉冲捕捉功能对其进行测频,并且根据频率的不同,自动选择RC接口.分频器电路原理如图3所示.中国科技核心期刊豳I_硼一一Cl0I瓣i∞=D101RO.1uFDl03D105一√囊105上lOlQG—ND一3Ol6VCC+E厂PARm{2IN+QRR1∽H50Q3IN—Q7R1o8VCC—END06l0{nDlOlD106D102.●一lo3Rm—.;nTVZZ5OQ50fa0?lIC.们1图2电压比较器电路原理图图3分频器电路原理图3频率测量程序设计[_8]7在均匀的脉冲序列中,脉冲频率值等于单位时间内发生的脉冲次数.根据这个原理,可以采用PIC16F877A内置定时器模块TMR1计时,同时使用CCP模块的捕捉功能,每间隔(:1,4,16)个脉冲捕捉一次并产生中断,用被捕捉的脉冲次数除以第1次和第(一1)×+1次脉冲之间间隔的时间即可得到脉冲频率值.程序流程图如图4所示.频率测量程序如下:unsignedlongmeasure(unsignedcharcatch){time_count=0;//定时计数器清零ccp_count=0;//脉冲计数器清零GIE=1;//允许全局中断PEIE=1;//允许外围中断TRISC1一O;//CCP2(RC1)输入CCP2IE=1;//允许CCP2中断CCP2IF=0;//ccP2中断标志位清0 CCP2CON—catchmode;//设置捕捉脉冲ei();//中断开始while(1)//等待定时中断if(ccp_count=一2)一22一break;di();//中断结束TMR1ON=0;//关闭TMR1CCP2CON=OxO0;//关闭CCP2CCP2IE=0;//关闭CCP2中断CCP2IF=0;//CCP2中断标志位清0 TRISC1—0;//CCP2(RC1)输出TMRlIE一0;//关闭TMR1中断TMRIlF=O;//TMR1中断标志位清0 PEIE—O;//关闭外围中断GIE=0;//关闭全局中断<开始>中断开始l系统初始化ll显示部分程序l}<>变量参数设置:\/1定时器中断计数变量Ytime—count=0;r2.脉冲捕捉中断计数交中断结束量ccpcount=O.计算频率值:允许全局中断f=nlAt,△辟于定时器中断计数变量timecount~以允~ccp2断:定时器寄存器最大值,1中断标志位清零:再加上定时器寄存器值2.设置脉冲捕捉模式为每一次脉冲捕捉.(结束)图4频率测量流程图中断程序流程图如图5所示.中断子程序如下:voidinterruptTMR1_(℃P2一ira(void) {中国科技核心期刊己口口g年l1月第己日卷第1l期图5中断子程序流程图if(TMR1IF一一1)//~tJ断是否定时器中断{TMR1IF=0;//TMR1中断标志位清0TMR1oN一0;//关闭TMR1TMR1L=0x00;//设置TMR1初始值TMR1H=0x00:TMRION一1;//开启TMR1time_count++;//定时计数器减1}if(CCP2IF一=1)//判断是否CCP2中断{if(ccp_count=一O){TMRIlE=1;//允许TMR1中断TMRIIF=0;//TMR1中断标志清0T1C0N=0x30;//设置分频TMR1L一0x00;//TMR1清零TMR1H=0x00;TMR1ON=1;//开启TMR1中断}CCP2IF=0;//CCP2中断标志清0ccp_count++;//脉冲计数器加1})4误差分析本文介绍的复现延迟时间的方法主要在下列主要方面产生复现误差.环路振荡器振荡频率的稳定度引入误差.由于该方法使包括被测件和测量部分共同构成一个振荡环路,在整个回路中的所有相关的器件,部件技术指标都对振荡特性产生影响.如传输过程中的驻波,器件,电路对输入的响应等都对频率的稳定度产生明显的影响.由于复现延迟时间维持的时间短,一般频率的短期稳定度对复现延迟时间影响较明显.10一～1×1O一为±(O.1～1)相对误差可以小于±0.01.测量电路,微波器件,检波器,脉冲处理器件对大动态范围输入的响应不一致,非线性作用,不灵敏区域,频率特性的不均匀等不理想因素,使复现的参数不一致性增加. 这种因素引入的误差在±(0.1～1)之间,且难以克服.随机因素引入误差.在实验过程中,环境温度,相对湿度,系统噪声等,对复现的参数产生随机影响,这种影响产生的误差在±(O.O1～O.1)之间,且随机产生.测频方法引入误差.由于该技术方案是将被复现的参数变换成频率,所以测频误差影响复现的结果.本方案采用了计算一定数量的脉冲所经历时间的方法,该方法的测量误差仅为时基误差,在本方案中,CPU的时钟频率比对外频标,误差一般不大于±10～.综合上述误差来源分析,振荡频率的稳定度对复现的结果影响较大,在工程实现过程中,微波器件的品种,电子线路的参数是减小复现误差的瓶颈.5结束语本文介绍的复现微波延迟时间间隔的方法利用频率测量准确的特点,设计了环路振荡电路,将难以测量的较短延迟时间变换成容易测量的较低的频率信号,该频率信号正比于延迟时间,线性度好,测量准确,方法简捷,实用性强;利用PIC16F877A微处理器的脉冲捕捉功能,设计的频率测量程序原理简单,性能可靠,分辨率高.参考文献[1]胡文华,王志云,代建鹏.雷达回波模拟器设计与应用[J].仪器仪表,2003,24(增刊2):113-114.[2]周小平,王宗富,陈运祥,等.倍频程宽带声体波微波延迟线[J].压电与声光,2004(5):345—347.[3]马晋毅,江洪敏,汤劲松.高性能C波段声体波微波延迟线[J].压电与声光,2008(3):255—257.[4-I龙沪强,陈昌发,蔡潮盛.采用注入锁定振荡器的频率相位追踪锁定环路的设计[J].仪器仪表,1999,20(1):68—70.[5]张华锋,李涛,林涛.基于PIC的某型雷达微波信号发生器的设计与实现[J].航空电子技术,2008联合学术研讨会:61—65.[6]李涛,张华锋.用PIC16F87X单片机实现高分辨率频率计的一种方法[J].现代科学仪器,2006(6):54—56. 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ct扫描延迟时间原理
ct扫描延迟时间原理
CT扫描延迟时间是指在注射造影剂后，开始进行CT扫描之前的时间间隔。
延迟时间的选择对于CT影像的质量和诊断的准确性具有重要影响。
延迟时间的选择原理主要包括以下几个方面：
1. 血管通路和循环时间，延迟时间的选择需要考虑造影剂从注射处到目标血管的通路和循环时间。
通常情况下，对于不同的部位和病变，需要根据其血管通路和循环时间来确定延迟时间，以确保造影剂在目标血管内达到最佳的浓缩度和对比度。
2. 强化程度和扫描时相，不同的组织和病变在注射造影剂后的强化程度和时间相位有所不同。
因此，延迟时间的选择需要考虑到目标组织或病变的理想强化程度和最佳扫描时相，以便在延迟时间内获得最佳的影像对比度和诊断信息。
3. 病变类型和临床需求，不同类型的病变对造影剂的吸收和强化速度不同，因此需要根据具体病变类型和临床需求来确定延迟时间。
例如，肿瘤、感染和血管病变等需要不同的延迟时间来获得最佳的影像信息。
4. 个体差异和临床经验，患者的个体差异和临床医生的经验也会影响延迟时间的选择。
有些患者可能因为生理差异或病理情况而需要特殊的延迟时间，而临床医生通过长期的实践经验也能更准确地确定延迟时间。
综上所述，CT扫描延迟时间的选择原理涉及到血管通路和循环时间、强化程度和扫描时相、病变类型和临床需求以及个体差异和临床经验等多个方面的考虑。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，根据具体情况来确定最佳的延迟时间，以获得高质量的CT影像和准确的临床诊断信息。
交换机延时可测技术的应用
交换机延时可测技术的应用发布时间：2021-10-11T05:23:19.721Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷第15期作者：张淳[导读] 在国家“双碳”战略性减碳目标为牵引的能源革命大背景下，我国能源系统正在发生重大变化，越来越多的风电、太阳能、储能、“车网互动”在配电端接入电网，张淳北京航天爱锐科技有限责任公司北京市 100076摘要：在国家“双碳”战略性减碳目标为牵引的能源革命大背景下，我国能源系统正在发生重大变化，越来越多的风电、太阳能、储能、“车网互动”在配电端接入电网，以及电热气网互联互通，配电网正逐渐成为电力系统的核心，为连接能源生产、转换、消费的关键环节。
可以说，未来以电力为核心的区域能源互联网所有要素，包括智能楼宇、智能园区、智慧工厂、智慧城市等都和配电网密切相关。
关键词：交换机；延时；可测技术这些变化使得配电网正从不可控的传统配电网向部分可控的现代配电网和全面可控的未来配电网转变。
基于电流差动保护原理的配电网故障定位和切除方案，拥有适应存量配网设备和增量配网基建的优势。
但电流差动保护，需要依赖于可靠的采样同步技术，目前主要有依靠GPS/北斗的对时同步方案。
但在配电网地理广、设备多的现实中，难以覆盖配电网所有终端装置，当出现某一终端装置时间不同步且无法有效检测出来时，容易造成保护算法的错误造成误动或拒动。
因此依靠时钟同步的方案难以推广。
近年来，在数字化变电站出现了一种基于交换机延时可测技术的智能变电站采样同步方案，较好地解决了依赖外部时钟对时的问题。
本文主要针对电流差动同步需求，提出将交换机延时可测技术应用在配电网差动保护的适配方案。
1 配电网电流差动保护采样同步要求IEC 61850-5通信部分定义了信息传输的性能要求。
从表1中可知，配电网保护控制业务的SV和GOOSE报文的网络最大延时应为10 ms。
根据不同智能配用电业务对通信的需求不同，依据《电力系统通信设计技术规定》和IEC61850相关标准可以归纳出不同智能配用电业务的通信服务质量（QoS）指标[11]，实时性评价指标用延时表示，参考Q/CSG 110017.67.5-2012《南方电网一体化电网运行智能系统技术规范第6-7.5部分：厂站应用厂站装置功能及接口规范（合并单元）》网络抖动的时间[12]。
延时与波长计算
延时与波长计算延时和波长是物理学中常用的两个概念，它们在许多领域中都有重要的应用。
本文将从人类视角出发，以自然的方式介绍延时与波长的计算方法。
延时是指信号传播所需的时间。
在无线通信中，延时的计算对于确定信号的传输速度以及数据传输的稳定性都是至关重要的。
延时的计算可以通过测量信号从发送端到接收端所需的时间来完成。
首先，我们需要记录发送信号的时间戳，然后在接收端记录信号到达的时间戳，两个时间戳的差值即为延时。
例如，假设我们发送一个无线信号，记录发送时间为T1，接收时间为T2，那么延时可以用以下公式计算：延时 = T2 - T1波长是指一定时间内波动的周期数。
在物理学中，波长通常用于描述波的性质。
波长的计算可以通过测量波的起点和终点之间的距离来完成。
首先，我们需要确定波的起点和终点，然后使用测量工具（如尺子或仪器）测量起点和终点之间的距离。
最后，我们将这个距离除以波动的周期数，即可得到波长。
例如，假设我们观察到一条波浪，波的起点为A，终点为B，波动的周期数为n，那么波长可以用以下公式计算：波长 = AB / n延时和波长的计算都是基于实际观测和测量的结果，因此在计算过程中需要准确地测量和记录数据。
此外，还需要注意单位的一致性，延时的单位通常是秒（s），而波长的单位通常是米（m）。
延时和波长的计算在无线通信、物理学等领域中具有重要的应用。
通过准确计算延时和波长，我们可以更好地理解信号传播和波动现象，并为相关技术和研究提供参考。
总结起来，延时和波长是物理学中常用的概念，它们的计算方法基于实际观测和测量。
延时的计算通过记录信号的发送和接收时间戳来完成，而波长的计算则通过测量波的起点和终点之间的距离来完成。
这些计算对于无线通信、物理学等领域都具有重要的意义。
通过准确计算延时和波长，我们可以更好地理解信号传播和波动现象，并为相关技术和研究提供参考。
rc延迟时间计算公式
rc延迟时间计算公式RC延迟时间是电子工程中一个重要的概念。
它指的是从瞬态响应的开始到信号的95%的峰值的时间，主要用于比较、测量、调节和控制不同样式的电子元件，可以精确地描述电子元件的性能。
RC延迟时间可用于计算多种电子元件，如电位器、滤波器、放大器、变压器和阻容网络。
RC延迟时间的计算公式主要有多种，但最常用的是RC时延公式。
它表示的是介质对于电子元件内置的电流释放的总延迟，用R和C表示。
R表示电阻，C表示电容，t表示时间。
该公式定义如下：t = RC log2 (1 + R/R)其中，R是被测电路中电阻的大小，R是被测电路中电容的大小，t表示时间。
RC延迟时间计算公式可以帮助电子工程师对系统性能进行评估和调整。
通过计算，可以精确地掌握被测电路的每个元件的延迟时间。
与电子器件的延迟时间有关的电子器件有放大器、滤波器、变压器、电位器等。
从电子器件的性能来看，它们的延迟时间是一个重要的指标，可以通过RC延迟时间计算公式进行计算。
RC延迟时间计算公式不仅可用于计算电子元件。
还可以应用于其他领域，如信号传输、智能系统、通信网络和信号处理等，由此可以更全面的了解系统的性能。
在某些情况下，RC延迟时间可以被视为一种硬资源，如何有效地计算它也变得非常重要。
为此，一些延迟时间模型和计算方法，如模型匹配、矩阵最小二乘等，被广泛应用到系统性能模拟中。
考虑到电子元件的性能，采用多方法计算RC延迟时间，将有助于改善系统性能。
RC延迟时间计算公式可以用于多种情况，如计算电子元件的性能、优化信号传输、分析模拟信号和测试系统性能等，具有广泛的应用前景。
然而，RC延迟时间计算公式也有一些局限性，比如，在较低频率时，它的精度不够，需要试验验证其实际的延迟时间。
总之，RC延迟时间计算公式是一种很有用的工具，它可以估计多种电子元件的延迟时间，并应用于电子元件的优化、信号处理和系统优化等。
未来，RC延迟时间计算公式将持续发挥作用，大大提高电子器件的性能，为电子工程师创造更多机会。
1588V2
1588V2协议基本的时间同步机制1588V2 提供了一套时间同步的方案PTP，可以提供亚微秒级的时间同步精度。
1588V2时间同步过程分为偏移测量阶段和延迟测量2个阶段。
偏移测量阶段用来修正主、从属时钟的时间差。
如图1所示,在该偏移修正过程中,主时钟周期性发出一个确定的同步信息(Sync信息) (缺省为1次/1 s ) ,它包含了一个时间戳,含有数据包发出的预计时间a,即它是真实发出时间T1 的估计值。
由于信息包含的是预计的发出时间而不是真实的发出时间,故主时钟在Sync信息发出后发出一个Follow Up信息,该信息也加了一个时间戳,准确地记载了Sync信息的真实发出时间T 。
这样做的目的是使报文传输和时间测量分开进行,相互不影响。
从属时钟使用Follow Up 信息中的真实发出时间T1 和接收方的真实接收时间T2 ,可以计算出从属时钟与主时钟之间的偏移OffsetOffset=T2 －T1 －Delay。
延迟测量DelayMeasurement 阶段用来测量网络传输造成的延迟时间。
为了测量网络传输延时, IEEE 1588定义了一个延迟请求信息Delay Request Packet (Delay Req )。
从属时钟在收到Sync信息后在T3 时刻发延迟请求信息包Delay Req, 主时钟收到Delay Req后在延迟响应信息包Delay Request Packe（Delay Resp）加时间戳,反映出准确的接收时T4 ,并发送给从属时钟,故从属时钟就可以非常准确地计算出网络延时。
与偏移测量阶段不同是,延迟测量阶段的延迟请求信息包是随机发的,并没有时间限制。
由于T2－T1 = Delay + OffsetT4－T3 = Delay －Offset故可得Delay= [ T2－T1 + T4－T3 ] /2Offset= [ T2－T1－T4＋T3 ] /2最后根据Offset来修正从时钟。
声表面波色散延时线激励的高精度时间间隔测量方法
宇航 计 测技 术
Ｊｕ ｎ ｌ ｆＡｓｒｎ ｕｉ ｔ ｌｇ ｎ ａ ｕｅ ｎ ｏ ｒａ ｔ ａ ｔ Ｍｅｒ ｏ ｙａ ｄ Ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｏ ｏ ｃ ｏ
பைடு நூலகம்
Ｆｅ ｂ．， ０１ ２ ２ Ｖｏ ． ２． ． １ ３ Ｎｏ １
第３ ２卷 第 １ 期
文章 编 号 ： ０ — ２ ２ ２ １ ）０ — ０ ２ ０ １ ０ ７ ０ （０ ２ １ ０ ２ — ４ ０
关键 词 时间间隔测量 时间内插器 Ｓ ＷＤ Ｌ 互相关 Ａ Ｄ
Ｔｉ ｅ Ｉ ｔｒ ａ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔｂａ ｅ ｎ Ｓ ｒａ ｅ Ａｃ ｕ ｔｃ Ｗ ａ ｅ ｍ ｎ ｅ ｖ ｌＭ ａ ｕｒ ｍ ｎ ｓ ｄ ｏ ｕ ｆ ｃ ｏ ｓｉ ｖ
Ｄｉｐｅ ｓｖ ｌ ｙ Ｌｉ ｅ Ｅｘ ｉａ ｉ ｎ ｓ ｒ ｉ ｅ Ｄｅ ａ ｎ ｃｔ ｔｏ
２ ｒｄａｅＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅＣ ｉｅｅＡ ａｅ ｙｏ ｃ ｎｅ ， ｅ ｉｇ１０ ３ ； ．Ｇ ａｕｔ ｎ ｅｓｙ ｆｈ ｈ ｓ ｃｄｍ ｆ ｉ ｃｓ Ｂ ｉｎ ０ ０ ９ ｖ ｉ ｔ ｎ Ｓｅ ｊ
３． Ｕｎｖｅｓｔ ｆＳ ｎｇ ａ ｏ ｃ ｅ ｅ ａ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｒ ｉ ｏ ｈａ ｈ ｉｆｒ Ｓ ｉｎｃ ｎｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｓ ｎｇ ａ ０ ９３； ｙ ｈａ ｈ ｉ２ ００
４ ｈｎｓ ｅｐｅ ｉｅａｏ ｒ ｏ ６ ０ １ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ ．Ｃ ｉｅｅＰ ｏｌ ｓＬｂｒｔｎＡｍｙｎ ． １８ ， ｅ ｉｇ１０９ ） ｉ ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｈｉｈ． ｒ ｃ ｓｏ ｉ ｎｔｒ ａ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｐ ａ ｉｎ ｆ ａ ｔｒ ｌ ｎ ｔ ｅ ｅ ｏ ｏ ｓｒ ｃ ｇ ｐ ｅ ｉｉｎ ｔ ｍｅ ｉ ｅ ｖ ｌｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｔｃ ｎ ｑ ｅ ｌ ｙ ａ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｏ ｅ ｉ ｈ ｃ ｎ ‘ ｉ
示波器的时序分析和延时测量方法
示波器的时序分析和延时测量方法示波器是电子测试仪器中常见且常用的一种，用于观察和分析电信号的波形。
除了可以测量电压、频率等基本参数外，示波器还具备时序分析和延时测量的功能，可以帮助工程师深入分析信号的时间特性和延时现象。
本文将介绍示波器的时序分析和延时测量方法。
一、时序分析时序分析是通过示波器观察和分析信号的时序关系，包括信号的上升时间、下降时间、脉宽等参数。
时序分析对于判断信号的稳定性、时序性等有着重要作用。
1. 建立测量通道：首先，在示波器上建立测量通道，选择合适的探头，并连接待测信号源和示波器。
2. 设置触发条件：根据待测信号的波形特点，设置触发条件，确保示波器可以成功触发并捕捉到关键的时刻。
3. 调整水平和时间尺度：根据观察需求，调整示波器的水平和时间尺度，以确保所测量的波形能够清晰显示并适合进行时序分析。
4. 选择测量参数：根据需要测量的时序参数，选择相应的测量工具或功能。
常见的时序测量参数有上升时间、下降时间、脉宽等。
5. 进行测量：根据示波器上的测量功能或工具，对待测信号进行测量。
示波器会自动计算并显示出所选参数的数值。
二、延时测量延时测量是指测量信号在不同路径间传播所需的时间差。
在电路设计、通信系统等领域中，延时测量是一项重要的工作，可以帮助工程师了解信号在不同部件间传播的延时情况。
1. 设置参考信号：首先，确定一个参考信号，在示波器上建立一个稳定的、重复的信号作为参考。
2. 设置触发条件：根据所需测量的延时路径，设置示波器的触发条件。
例如，如果需要测量延时路径为两个电缆的传播时间差，可以设置示波器在接收到参考信号后触发。
3. 连接待测信号源：连接待测信号源至示波器，并调整触发级别，使待测信号能够成功触发示波器并捕捉到关键时刻。
4. 计算延时：示波器会自动计算并显示出参考信号和待测信号的延时时间差。
通过对示波器的设置和测量结果的分析，可以得到所需的延时测量信息。
总结示波器的时序分析和延时测量方法是工程师在进行信号分析和电路设计时常用的手段。
ptp中的延迟测量间隔
ptp中的延迟测量间隔
PTP（精密时间协议）中的延迟测量间隔是指在网络中进行时钟
同步时，两个节点之间进行延迟测量的时间间隔。
PTP是一种用于
精确同步网络中各个节点时钟的协议，它通过测量数据包从发送到
接收所需的时间来进行时钟同步。
延迟测量间隔的设定对于网络中
时钟同步的精度和性能至关重要。
在PTP中，延迟测量间隔的设定需要考虑网络的延迟变化情况、时钟同步的精度要求以及网络负载等因素。
通常情况下，延迟测量
间隔可以根据网络的实际情况进行调整，以确保时钟同步的准确性
和稳定性。
延迟测量间隔的设定会影响到PTP算法的收敛速度和对网络延
迟变化的适应能力。
较短的延迟测量间隔可以提高时钟同步的实时性，但也会增加网络流量和计算开销；而较长的延迟测量间隔则可
以减少网络负载，但可能降低时钟同步的精度和灵活性。
总之，延迟测量间隔的设定需要综合考虑网络的实际情况和时
钟同步的要求，以达到时钟同步精度和网络性能的平衡。
在实际应
用中，需要根据具体的网络环境和要求进行合理的设置和调整。
基于延时复用技术的短时间间隔测量方法
基于延时复用技术的短时间间隔测量方法杜保强;周渭【摘要】提出了一种基于延时复用技术的新的短时间间隔测量方法.根据基于时-空关系的时间间隔测量原理,将若干延时单元组成延迟链.延迟链的输出被反馈到系统输入端并与输入信号进行单稳态触发逻辑判断,判断结果被重新送回到重合检测电路中去,实现一个延迟链可以多次重复使用的循环检测,扩展了基于时-空关系的时间间隔测量范围,提高了测量系统的稳定性.实验和分析结果表明了该方法的科学性和先进性,其测量分辨率可达到100皮秒至10皮秒量级.结合现场可编程门阵列(FPGA)片上技术,新方案设计的测量系统具有结构简单、成本低廉的优点.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2010(043)001【总页数】7页(P77-83)【关键词】时-空关系;短时间间隔;延时复用;循环检测;误差分析【作者】杜保强;周渭【作者单位】西安电子科技大学测最与仪器系,西安,710071;河南职业技术学院信息工程系,郑州,450046;西安电子科技大学测最与仪器系,西安,710071【正文语种】中文【中图分类】TM935.15随着航空航天、激光测距、精密定位、粒子飞行探测及其他高科技领域的技术发展，对时间间隔尤其是短时间间隔的测量精度提出了更高要求．高精度的时间间隔测量方法有基于模拟时间扩展的计数法、基于模/数(analog-to-digital，AD)变换器的模拟时间-幅度转换法、基于冲激振荡器的时间游标法、抽头延迟线法和差分延迟线法等[1]．时间扩展计数法采用模拟内插技术，使所测时间间隔相对大小缩小1,000倍，计数器分辨力提高了3个量级，但存在±1个计数误差，转换时间长，非线性度大，不常使用.时间-幅度转换法利用现代高速ADC，结合离散器件可达到1～20,ps的分辨力，若采用专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)替代离散器件且与发射极耦合逻辑(emitter coupled logic，ECL)电路配合使用，可使精度达到10 ps，但这种方法模拟部分难以集成，非线性难以消除；SR620就是用该法实现了最高达20,ps的测量分辨力.时间游标法是一种以时间测量为基础的计数方法，类似于机械游标卡尺的原理，其测量关键在于能较为准确地测出整周期数外的零头或尾数，以提高时间的分辨力和准确度，避免了±1个计数误差，但这种方法需要高稳定度的可启动振荡器和高精度的重合检测电路，制作调试技术难度大、造价高，且受抖动的影响，转换时间长，制作工艺复杂.抽头延迟线法是由一组延迟单元组成，理论上这组延迟单元传播时延相等，而时间间隔的测量是通过关门信号对开门信号在延迟线中的传播进行采样实现的；这种方法分辨力较高，且实现线路简单，易于集成在数字电路上，可与锁相环(phase locked loop，PLL)或延时锁相环(delay locked loop，DLL)配合实现高精度测量．商用HP5371A就采用该结构，其分辨力达到200,ps，此结构若在现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)中实现，其分辨力为100,ps.差分延迟线法是在抽头延迟线法的基础上发展而来的，采用互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS) FPGA的差分延迟线法可以实现200,ps的分辨力和43,s的量程，有的还可以达到100,ps的分辨力，若采用0.7,μm CMOS工艺的ASIC，可以实现30,ps的分辨力[2-3]．这种测量方法分辨力最高，易于集成在数字电路上，但结构比抽头延迟线法复杂.近年发展起来的基于时空关系的时间间隔测量方法也能达到10皮秒级至皮秒级的超高测量分辨力，但测量范围很窄[4]．针对以上几种测量方法的优缺点，笔者提出了一种基于延时复用技术的新的短时间间隔测量方法．新方法不仅巧妙地解决了传统时间间隔测量中存在的±1个计数误差问题及高分辨力与窄测量范围之间的矛盾，而且简化了电路结构，降低了成本．电磁波信号在导线中的传输速度具有高度的准确性和稳定性，这是自然界中物质存在的固有方式．大量实验表明，信号在传输导线中的传输速度约为2×108,m/s，那么纳秒和皮秒在导线中的传输延迟分别为20,cm和0.2,mm，这是比较容易处理的长度段[5]．根据这一自然现象，对时间量的测量就可以转化为对长度量的测量，其原理如图1所示．将开门信号和关门信号整形为窄脉冲后，分别送入双路延迟线．开门一路延时单元DL1在长度上略大于关门一路的延时单元DL2，它们之间微差的大小取决于要达到的测量分辨力．延迟线末端匹配电阻是为了防止信号在延迟线中反射传播．根据时空对应关系，两路延时单元在长度上的微差就体现了在传输延迟时间上的相位差，这样被延时的开门信号将与关门信号发生重合．此时在每个延时单元处设置相位重合检测电路，将重合信息送入译码器，通过译码器就可以得到被测短时间间隔[6-7]．这种测量原理的关键在于能准确测出少于一个延时单元的时间，当延时单元的长度差设置在毫米级或亚毫米级时，能够达到10皮秒级至皮秒级的测量分辨力．由图1可知，如果双路延时单元的相位差为PD，被测时间间隔为tx，那么开门信号经过n个PD的延迟后将与关门信号发生重合；通过对重合信号检测点的取样，则可知道此时开门信号经过了几级延时单元．根据发生重合时所经过的延迟级数就可以计算出被测时间间隔tx= nPD．这里，相位差PD是根据信号传输速度、被测时间间隔的范围及测量要达到的分辨力来确定的．其工作波形如图2所示．基于时-空关系的时间间隔测量方法，由于它的延时单元是无源的，所以噪声小，功耗低[8-9]．但这也同时带来了一个缺点，就是驱动器的负载重，并且每个延时单元后面需要加一个重合检测电路，这意味着分辨力越高，负载越重[10]．为了解决这一问题，系统采用了插入缓冲器的方法在小范围内扩大量程范围．每隔一定数量的延时单元，在开门一路和关门一路分别插入相同的缓冲器，对衰减的信号进行限幅放大，使其能够驱动后级的延时单元．2.1 新方案设计由图1可知，基于时-空关系的时间间隔测量系统虽然具有极高的测量分辨力，但测量范围却很窄．若想进一步扩展测量范围，则必须增加延迟单元的个数并插入大量的检测器和缓冲器．随着延迟单元个数的增加，传输线中存在的各种损耗也随之增加，信号在传输线中衰减；而且大量重合检测电路的引入，使得电路的负载很重，且分辨力越高，需要的重合检测电路就越多，最后导致电路无法正常工作．为了使电路能继续正常工作，系统在双延时电路中插入了相同的缓冲器，使信号在缓冲器的作用下得到放大，增强了驱动能力，扩大了测量范围．但缓冲器的引入不是无限制的．因为缓冲器的引入会给电路带来很大的噪声，增大了开门信号和关门信号的边沿抖动性，最终导致系统的重合检测性能极不稳定．因此，基于时-空关系的时间间隔测量系统仅适用于小范围的测量．针对分辨力和测量范围之间的矛盾，系统采用了一种基于延时复用技术的新的测量方案.新方案主要由延迟链模块、单稳触发及计数模块、重合检测模块、锁存译码模块(针对重合检测)、计数锁存模块、附加延时修正模块及数据处理模块组成，如图3所示．根据图3所示方案，将若干延时单元组成延迟链，将延迟链的输出信号反馈到系统输入端，与原始输入信号一起经过一个单稳态触发逻辑判断；判断结果被重新送回到重合检测电路中去，实现一个延迟链可以多次复用的循环检测，从而将它的测量范围扩展到原来的N倍．其中每循环1次，就会产生1个计数脉冲，单稳态触发逻辑内部计数器的输出就会自动加1．这样若计数器输出为N，则被测短时间间隔的大小为式中： N为计数器输出可达到的最大值；T为差分延时链的测量范围；m为延时链最后一次循环中重合检测电路检测到的重合单元个数；τ为开始信号经过的每个延时单元的延时时间，即系统的测量分辨力．2.2 整形和控制电路整形电路采用施密特触发器，将输入信号整形为脉冲信号，要求脉冲的上升沿达到1,ns级，且抖动小于50,ps．无源延时链的分辨力为250,ps，测量范围为5,ns.要扩展这一延时链的测量范围，计数器部分采用频率至少为200,MHz的时钟，主要用于扩大测量范围至毫秒级，FPGA芯片经过PLL倍频后可以满足这一要求[11-12]．控制电路采用单片机89C52控制，在将重合检测信息传送到单片机之前，需要电平转换电路将工作电平由ECL电平转换至晶体管-晶体管逻辑(transister-transister-logic，TTL) 电路电平，然后单片机将数据解码、处理之后，交由显示单元显示，后者通过RS-232接口将测试数据传输到PC上位机，也可以接受上位机的控制命令．2.3 附加延时电路和DLL附加延时修正模块的主要作用是为了抵消开门信号在传输过程中的附加延时，消除系统误差，保持开始信号和关门信号之间的时间关系不变，提高测量精度．这里采用延时链和分压延迟相结合的方法来实现延时修正．延时链主要是由FPGA中的基本延时单元组成，原理和开门信号经过的延迟模块相同，它主要用于对附加延时的粗调.这里开门信号的主要附加延迟为开门信号触发单稳触发模块时与时钟不同步的延时误差；分压延迟主要采用电阻的分压比来实现延迟的细调，其电路原理及波形原理分别如图4和图5所示，输入信号为Vi，输出信号为Vo，则Vo的电压值始终为ViR2/(R1+R2)．由于Vo=ViR2/(R1+R2)，则Vo始终小于Vi，当Vi到达触发电平时，Vo需要经过td时间后，才能到达触发电平，所以相当于Vo的上升沿到来的时间比Vi要滞后td．根据这个原理，可以通过改变电位器R2的阻值来改变延时量．理论上分压可调延迟电路调节延迟量的范围为0～∞，延迟量由R1/R2的值来决定．在本系统中，此电路是用于微调关门信号的延迟量，来补偿开门信号的附加延迟，所以R1应远小于R2．实验表明，R1取100,Ω，R2取10,kΩ时比较合适；而且使用分压可调延迟电路在修正关门信号延迟量的同时，对关门信号上升沿的陡峭程度影响不大．当然，分压可调延迟电路当R1/R2的值固定时，其延迟量还受到输入信号的电压上升率的影响．考虑到延迟链中每段延时线在长度上的不均匀性和由此带来的非线性测量误差，系统在每个延时单元上附加了延时锁相环DLL——锁时环，以保证信号在传输过程中的时延稳定性[13]．延时锁相环DLL是锁相环PLL的另一种形式，它与传统PLL的不同之处在于它用压控延时线电压控制延迟线路(voltage control delay line，VCDL)代替传统PLL中的压控振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)电路并且不需要分频器电路，如图6所示．压控延迟模块VCDL是DLL中的一个关键部分，其结构如图7所示．一个理想的输出延迟时间应该和控制电压呈线性关系．由图7可以看出，m5、m7与m6、m8组成主延迟单元，ml、m2和m3、m4分别构成镜像电流源，为延迟单元提供电流；而m9和m12控制延时参数大小，整个电路有良好的线性．DLL中另一个部分是鉴相器和电荷泵，主要功能是将延时信号与参考信号对比，得到其相位差信息．电荷泵再将该相位差转换为误差电压信号，控制延时单元调整延时，使得延时线的总延时与参考信号的周期相等．DLL电路主要是用来将量程由纳秒级扩展到百纳秒级，且要保证延时单元的延时准确性和稳定性[14]．2.4 单稳态触发及计数电路图8为单稳态触发及计数的集成电路部分．其中Clk为系统时钟，选为200,MHz，用来控制开门_输出信号的脉宽及周期，使其等于延时链的延时范围；Start和Stop信号分别为待测时间间隔的开门和关门信号；Reset为系统的全局复位信号；Start_Feedback为延时链的输出反馈信号；Start_Out为开门信号经过单稳触发模块后输入到延时链中的开门信号；Count_Out为开门信号在延时链中的循环次数计数器的输出．集成电路的单稳触发部分，每一个开门信号或者延时链的输出反馈信号上升沿都会触发输出一定脉宽的脉冲信号，要求脉冲信号的周期等于延时链的总延时长度，目的是为了重合检测时易于判断相位重合点及译码的方便，因此输出脉冲的低电平时间也要受到控制，防止出现系统测量误差．集成电路的计数部分，在关门信号到来之前，每来一个延时链的输出反馈信号，计数器输出就加1，直到关门信号到来之后，才停止计数．计数值即为开门信号在延时链中的循环次数，同时锁存重合检测电路的输出，以此计算得到在延时链中不足一圈的那部分时间间隔的大小，最后计算得到所测时间间隔大小．2.5 新方案的FPGA实现基于FPGA的时间间隔测量系统实现框图如图9所示．基于对系统测量速度、功耗、体积、成本及可靠性方面的考虑，系统在具体实现上采用了FPGA集成电路，即将延迟链模块、单稳触发及计数模块、重合检测模块、锁存译码模块、计数锁存模块、附加延时修正模块及数据处理模块等逻辑电路全部集中在FPGA芯片上，使各部分达到最佳优越性能[15]．开门信号和关门信号经整形后被送往FPGA，微控制单元(micro controller unit，MCU)从FPGA中采集数据并进行处理，最后计算结果在液晶显示器(liquid crystal display，LCD)上显示出来．至此，基于延时复用技术的FPGA实现方案不仅巧妙地解决了高分辨力与窄测量范围之间的矛盾，而且还简化了电路结构，同时系统的稳定性也得到了极大提高．目前，基于图9的时间间隔测量系统已研制出样机，经实际测试能够达到10皮秒级至皮秒级的分辨力．3.1 测量实验根据图3所设计的时间间隔测量方案，具体在FPGA中实现．在参考频率为200 MHz的情况下，若设置测量分辨力为20,ps，则最大测量误差为20,ps，其测量精度为2.5,ps．在FPGA中通过计数器和参考频率产生一系列时间间隔，分别与HP5370B所测时间间隔进行比较，其测试结果如表1所示．从表1可以看出，HP5370B与新测量系统的比较结果存在的最大误差是20,ps.分析其误差原因，主要是新系统延时单元的不均匀性所形成的非线性累积误差造成的，此外还有随机误差．对于系统误差和非线性误差，可通过软件修正的方法对测试结果进行修正，从而提高系统的测量精度．3.2 误差分析3.2.1 延迟线的延时误差由于延时导线的不均匀性会导致延时单元误差σ，并且随着延时单元的增加，造成非线性累积误差[16]INLDNLσ．通过对重合检测电路临界点的观察，得出各个延时单元的延时．非线性累积误差状况如图10所示，测量结果的均方值为8.6 ps．3.2.2 量化误差量化误差是系统在时间数字化过程中产生的误差[17]，如图11所示．由图可知，若被测时间间隔为tx，在测试过程中，可能得到2个结果tx1或tx2，其中tx1≤tx2，且tx≤tx2=tx1+Δt，Δt为测量分辨力，其不确定度为ε1和ε2．于是，由量化产生的随机误差可以用二项分布的标准差来表示，即式中：p为xt取值为2xt的概率；1p-表示xt取值为1xt的概率．由此可知，当0.5p=时，系统的最大量化误差为/2tσ=Δ．若对式(2)在01p≤≤范围内进行积分，便可以得到平均标准偏差利用多次测量平均的方法可以减小量化误差．当测量次数为M次时，平均标准偏差为按式(4)计算，量化误差测量结果为102 ps．3.2.3 随机误差随机误差主要是内部噪声和外部噪声所引起的触发误差造成的．内部噪声主要是时钟相位噪声和电源噪声等．外部噪声主要是电路之间的干扰造成的，必须有耦合路径才可能出现外部干扰，包括传导耦合、容性耦合和感性耦合．容性耦合是由于两个导体之间的电场引起的，而感性耦合是由于电流变化引起磁场变化造成的．3.2.4 重合检测电路带来的误差这种误差主要表现在重合检测电路本身重合检测存在的误差和不同重合检测电路的离散性造成的误差．在实际测量中，延时开门信号和关门信号的上升沿之间并非严格重合而是存在一个微小时间差Δt′，如图12所示．由于重合检测电路的性能受到多种因素的影响，如噪声、失配等，于是两个相同结构的重合检测电路之间也存在差异．所以，这个差异应该是Δt′±δ，其中δ为重合检测电路检测的误差，Δt′则可以理解为系统误差[18]．重合检测的误差是影响测量不确定度的主要因素之一，它主要由脉冲信号上升沿的稳定性和重合检测电路的噪声性能所决定．3.2.5 软件修正软件修正就是根据多次测量的结果，建立一个误差修正值的查找表，将其存储在内存中．然后在实际的测量中，通过查找表中预先设定的修正值，可以对测试结果的系统误差和非线性误差进行修正，从而改善系统的精度．基于时-空关系的时间间隔测量系统具有极高的测量分辨力，它是以电磁信号在导线中传输的时延稳定性这一自然现象为基础的新的测量原理和方法，它能测出少于1个延时单元的时间，但其测量范围很窄，因而限制了它的广泛应用．为了进一步扩展其测量范围和完善这种全新的理论，笔者提出了一种基于延时复用的时间间隔测量方法．这种方法利用反馈和单稳触发逻辑判断技术，实现了一个延迟链可以重复使用的循环检测，不仅扩展了其测量范围，通过对测量误差的硬件补偿和软件修正，其测量分辨力和测量精度也得到了进一步提高．改善后的实际测试结果表明，新方法所能达到的测量分辨力为37 ps，测量精度为23 ps，这和理论分析的所能达到皮秒量级的测量分辨力和精度是一致的．由于系统在具体实现上采用了FPGA，并在传输路径上附加了锁时环，因而大大简化了电路结构，降低了成本．随着微电子技术的发展，这种新技术将有可能对现代时频测控技术的进一步发展具有一定的推动作用．【相关文献】［1］王海，周渭，宣宗强，等. 一种新的时间间隔测量方法[J]. 西安电子科技大学学报，2008，35(2)：267-271.Wang Hai，Zhou Wei，Xuan Zongqiang，et al. 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水稳碎石延迟时间试验 h
第页 共页
JJ0703
无机结合稳定土无侧限抗压强度试验检测记录表(延迟试验)
试验室名称： 仪征市天润工程质量检测有限公司
记 录
工程部位/用途
大新线改造工程水稳碎石混合料 委托/任务编号
试验依据
JTGE51-2009/T0843-2009、T0845-2009 、T0805-1994
样品编号
样品描述
试样完好，无掉边
样品名称
4.0%水稳碎石混合料
试验条件
温度：21℃，湿度：48%
试验日期
2016.4.13-2016.4.20
主要仪器设备及编 水泥砼标准养护箱/LX1-YT-009、恒温水浴箱/LX1-YT-001、路强仪/LX1-YT-006、100KN应力环/LX1-YT-008、DT-10KA电子天平
设计强度R1(Mpa)
强度代表值R代(Mpa)
最大值(Mpa)
5.46
备注
试验：
5.03
应力环系数(kN/10-2mm)
/
0.215
偏差系数CV(%)
4.3
3.5-4.5
试件数量n
9
4.8
保证率系数Za
1.282
最小值(Mpa)
4.65
异常值个数
0
/
复核：
2016年4月20日
/
87260 4.97
-5
6282.2 150.1 6274.0 8.2 6345.2 150.4 71.2 144.07
/
90060 5.13
-6
6274.4 150.1 6267.0 7.4 6342.9 150.3 75.9 247.75
/
基于延时复用技术的短时间间隔测量方法
ｅａ ｄｌｙｔ ｎｔ Ｏｕｐ ｔ ｆ ｈ ｅａ ｈ ｉ ｗａ ｄｂｃ ｅｓｓ ｍ ｐ ｔ ｎ ｎ ｄ ｅ ｙｍｏ ｏｔｂｌｙｔｇ ｅ ｒｌ ｅａ—ｍｅｕ ｉ． ｔｕ ｅｄｌ ｃ ａ ｓ ｅ ａ ｋｔ ｔ ｙｔ ｉ ｕ ｅｄａ ｄ ｕ ｇｄｂ ｎ ｓ ｉｔ ｉｇｒ ｉ ｓ ｏｔ ｙ ｎ ｆ ｏｈ ｅ ｎ ｊ ａ ｉ ｒ
围， 高了测量 系统的稳 定性 ． 提 实验和分析结果表 明了该 方法的科 学性和先进性 ， 其测量分辨率 可达 到 １０皮秒 至 １ ０ ０ 皮秒量级 结合现场 可编程 门阵列 （Ｐ ） Ｆ ＧＡ 片上技术 ， 方案设 计的测量 系统具有结构 简单 、 新 成本低廉 的优 点．
关 键 词 ：时 一 关 系 ；短 时 间 间 隔 ；延 时 复用 ；循 环 检 测 ；误 差 分 析 李 中图 分 类 号 ：Ｔ ９ ５１ Ｍ ３ ．５ 文 献 标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ９ — １７ ２ １） １０ ７ —７ ４ ３２ ３ （０ ０ ０ －０ ７０
（．西安电子科 技大学测量与仪器 系 ，哺安 ７ ０ ７ ；２ １ １０ １ ．河南职业技术学 院信息Ｔ程 系 ，郑 州 ４ ０ ４ ） ５ ０ ６
摘 要 ： 提 出 了一 种 基 于延 时 复 用技 术 的 新 的短 时 间 间 隔 测 量 方 法 ． 据 基 于 时 一 关 系的 时 间 间 隔测 量 原 理 将 若 根 空
第４卷 ３
第 １ 期
天
津
大学学源自报 Ｖｂ１ Ｎ ｏ． ． ４３ １
Ｊ ｎ． ａ ２０１ ０
２１ ０ ０年 １ 月
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｎ ｉ ｎ ｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ａ ｊ Ｕ ｉｅ ｓ ｙ ｏＴ ｎ ｔ
基 于 延 时复 用 技 术 的 短 时 间 间 隔 测量 方 法
rc延时电路 时间计算
rc延时电路时间计算RC延时电路是一种常见的电子电路，用于产生指定的延时时间。
它由一个电阻和一个电容组成，通过调节电阻和电容的数值，可以实现不同的延时时间。
在RC延时电路中，电容起到了储存电荷的作用，电阻则决定了电荷的充放电速度。
当电路通电时，电容开始充电，直到电压达到指定的阈值。
然后，电容开始放电，直到电压降到另一个阈值。
这个过程需要一定的时间，即延时时间。
如何计算RC延时电路的延时时间呢？首先，我们需要知道电容的充放电时间常数，记作τ。
τ的计算公式是τ = RC，其中R是电阻的阻值，C是电容的电容值。
延时时间的计算则需要考虑电容充放电的过程。
在充电过程中，电容的电压从0V逐渐上升到阈值电压，这个过程的时间为τ。
而在放电过程中，电容的电压从阈值电压逐渐下降到0V，同样需要τ的时间。
因此，总的延时时间为2τ。
换句话说，延时时间等于电容充电时间加上放电时间。
需要注意的是，RC延时电路的延时时间并非精确值，而是一个近似值。
因为实际电路中存在一些非理想因素，如电容的内阻、电阻的阻值漂移等，都会对延时时间产生影响。
因此，在实际应用中，需要进行一些实验和调试，才能得到准确的延时时间。
除了上述的计算方法，还可以通过实验来测量RC延时电路的延时时间。
具体方法是先通过示波器观察电容的充放电过程，并记录充放电时间。
然后，通过测量电容的电压波形，确定阈值电压，从而计算出延时时间。
RC延时电路是一种常见的电子电路，通过调节电阻和电容的数值，可以实现不同的延时时间。
延时时间的计算可以通过公式τ = RC来进行，但实际应用中需要考虑一些非理想因素。
通过实验和调试，可以得到准确的延时时间。
易地时间延时谱法在阵元幅度灵敏度一致性测量中的应用
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图 ２ 易地 传 递 函 数 法 原 理 图
在 图 ２中交 换 和 ， 的位置 后 ，两通 道 间输
曰
一
Ｓ
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般 情 况下 ，在 Ｔ ＤＳ法 的实 际使 用 中 ， 的 核 它
决定：
Ａｘ ＝ Ｃ． ／ Ｂ （ ２）
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而滤 波器 的带 宽依赖 于 扫频 速 度 的设 置 ，对 给 定 的扫频 速度 ，滤 波器 的瞬 态 响应 应 以不 干扰 到 被 测对 象 的频 率 响应 为度 。在 选择 滤波 器 的带 宽 时 ，
本 身声 场 的不均 匀也会 使 测量产 生误 差 。为 了消 除
图 １ ＤＳ法 原 理 图 Ｔ
图 １ 中直 达声 的传播 时 间：
ｔ ｏ＝ｄ／ Ｃ
这 种 声场 的影 响， Ｔ 在 ＤＳ法测 量 中采用 易地 测量传 递 函数 ， 出用 易地 传递 函数 法与 Ｔ 提 ＤＳ法 相 结合 的 易地 时 间延 时 谱方 法 （ Ｔ ）来测 量 水 声换 能器 Ｔ ＤＳ 阵元 的 幅度 灵 敏度 一 致 性 ，得 到 了 比单 一 的 Ｔ ＤＳ 法 更好 的效 果 。
Ｔｒ ＝ ＝ ｌ ２ （
２ １ 年 第 ３ 期 ０ １
声 学与 电子工 程
总 第 １ ３期 ０
易地 时 间延 时谱 法 在 阵元 幅度 灵 敏 度 致 性测 量 中 的应 用
一
李 俊 杰
（ 连 测控 技 术研 究所 ， 大连 ， １ ６ １ ） 大 １ ０ ３
芯片的时间延时
芯片的时间延时全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：芯片的时间延时是指芯片在接收到输入信号后，到输出信号发生变化所经历的时间间隔。
时间延时在芯片设计和性能优化中起着非常重要的作用，尤其是在高速芯片和高频芯片的设计中更是至关重要。
芯片的时间延时主要受到晶体管开关速度、布线长度、布局和电源电压等因素的影响。
晶体管的开关速度是决定芯片时间延时的关键因素之一，晶体管的开关速度越快，芯片的时间延时也会相应减小。
布线长度是另一个影响时间延时的重要因素，布线越长，信号在芯片中传输的时间延时也会增加。
芯片的布局和电源电压等因素也会对时间延迟产生影响。
芯片的时间延时可以通过仿真模拟和实际测试来进行评估和优化。
在芯片设计阶段，设计工程师可以利用仿真软件对芯片的时间延时进行预测和优化，以提高芯片的性能和稳定性。
在芯片生产和测试阶段，工程师们也可以通过实际测试来验证芯片的时间延时，并根据测试结果进行进一步的调整和优化。
在高速芯片和高频芯片的设计中，时间延时是一个至关重要的考虑因素。
高速芯片的设计要求在保证性能的尽量减小时间延时，以提高芯片的工作速度和响应速度。
而高频芯片的设计则需要更加严格地控制时间延时，确保芯片在高频率下仍然能够稳定可靠地工作。
芯片的时间延时是一个设计和优化中不可忽视的重要因素。
只有充分了解时间延时的影响因素，才能够有效地进行设计和优化，提高芯片的性能和稳定性。
未来随着芯片技术的不断发展和创新，时间延时的优化也将成为一个越来越重要的研究方向，为芯片的性能提升和应用拓展提供更好的支持和保障。
第二篇示例：芯片的时间延时指的是在芯片内部信号传输中所产生的延时时间。
在现代电子设备中，芯片的时间延时是一个非常重要的参数，直接影响到设备的性能和稳定性。
本文将从芯片的时间延时的定义、影响因素、测量方法以及优化措施等方面进行详细讨论。
一、芯片的时间延时的定义在芯片内部，信号需要经过一系列的逻辑门和线路传输才能达到目的地。
延时器工作原理
延时器工作原理
延时器是一种电子设备，用于测量和控制时间间隔。
它常用于各种领域，如电子设备、工业自动化和实验室实验等。
延时器的基本工作原理是利用内部的定时器电路来产生一定时间间隔的脉冲信号。
当输入触发信号到达时，延时器开始计时。
在设定的延时时间内，延时器会一直保持输出状态，直到延时时间结束。
一旦延时时间到达，输出信号将会改变状态。
延时器的延时时间通常是由用户所设定的。
用户可以通过调节延时器的控制按钮或旋钮来选择所需的延时时间。
延时器的内部定时器电路根据用户的设定，以特定的速率进行计时。
当计时器达到设定的时间值时，延时器会触发输出信号。
延时器的输出信号可以采用不同的形式，例如数字信号、模拟信号或继电器信号。
这取决于具体的延时器类型和用户的需求。
延时器的输出信号可以用于激活其他电子设备或控制系统的动作，从而实现时间间隔的控制。
延时器广泛应用于各个领域。
在电子设备中，延时器可以用于电源开关和断电延时，以避免电路中的电流峰值和保护设备。
在工业自动化中，延时器可以用于各种生产线上的时间控制，例如机械运动的启动和停止。
在实验室实验中，延时器可以用于控制实验过程中的时间延迟，以测量特定现象或执行特定步骤。
总之，延时器通过利用内部的定时器电路来测量和控制时间间
隔，可以广泛应用于各个领域的时间控制需求中。
它的工作原理简单而有效，能提供精确的时间控制功能。
激光器和光谱仪延迟时间
激光器和光谱仪延迟时间激光器和光谱仪是现代科学研究和工业应用中常用的仪器设备。
它们在不同领域中起着重要的作用，如光学通信、材料加工、光谱分析等。
在使用激光器和光谱仪时，延迟时间是一个重要的参数，它影响着仪器的性能和测量结果的准确性。
本文将从激光器和光谱仪的原理、延迟时间的定义和测量方法、延迟时间的影响因素以及如何减小延迟时间等方面进行详细的讨论。
首先，我们来了解一下激光器和光谱仪的原理。
激光器是一种能够产生高强度、高单色性和高方向性的激光光束的装置。
它的工作原理是通过激发介质中的原子或分子，使其处于激发态，然后通过受激辐射的过程，产生一束相干光。
激光器的输出光束具有很窄的光谱宽度和很小的发散角度，因此在很多应用中都能够取得很好的效果。
光谱仪是一种用于测量光的波长分布和强度分布的仪器。
它的工作原理是通过将光束分散成不同波长的光，然后通过光电探测器测量不同波长光的强度。
光谱仪可以用于分析物质的成分、测量光源的光谱特性等。
延迟时间是指激光器或光谱仪在接收到输入信号后，输出信号出现的时间差。
在激光器中，延迟时间可以影响激光脉冲的起始时间和持续时间，从而影响激光的输出特性。
在光谱仪中，延迟时间可以影响测量结果的准确性，特别是在高速测量或时间分辨光谱分析中。
测量激光器和光谱仪的延迟时间是一个复杂的过程，需要使用专门的测量设备和方法。
一种常用的测量方法是使用快速光电探测器和示波器来测量输入和输出信号的时间差。
通过将输入信号和输出信号同时输入到示波器上，并观察它们的波形，可以测量出延迟时间。
延迟时间的大小受到多种因素的影响。
首先，激光器和光谱仪的内部结构和工作原理会影响延迟时间。
例如，激光器中的激发和受激辐射过程需要一定的时间，这会导致激光器的延迟时间。
光谱仪中的光束分散和光电探测器的响应时间也会影响延迟时间。
其次，外部环境因素如温度、湿度等也会对延迟时间产生影响。
这是因为这些因素会改变激光器和光谱仪的工作状态，从而影响延迟时间。
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现代会议室的音响系统为室内所有人员提供最佳的语言清晰度。
通常，我们需要建立主扬声器和辅助扬声器。
也许，有人有过这样的经验：演讲者在在前面演讲，但是我们听到的声音却是从旁边的扬声器中传来的，因此视觉和听觉的感受是不匹配的。
但是实现这种正面的定向声音是相当棘手的。
XL2音频与声学分析仪提供了有益的解决方案，可以很容易的的实现这种实际应用功能。
本应用指南描述了一些实际范例。
延迟时间量测 XL2 优化增强声音效果基本条件传播速度或速度因子是一种描述电气或无线电波信号在介质中传播快慢的参量。
电气音频信号在缆线中以光速传播，速度大小为300000km/s。
音速是描述声波在空气中传播快慢的物理量，音速在不同介质中的速度是不同的，同种介质的属性不同音速也不一样的，尤其受温度影响尤为巨大。
在海平面上，温度为15 °C (59 °F) ，正常的大气条件下音速为340m/s.为什么会有延迟发生呢？举个例子：在一个很大的厅堂内，当一个电气信号在100米的缆线中传输时大约有0.003微秒的延迟而当它在空气中传输相同距离时延迟大约有290毫秒。
这个差值我们叫做“传输延迟”。
而在实际应用中我们一般将在缆线中的传输时间忽略不计。
增强声音的挑战在一个比较大的厅堂内，不能保证所有的位置上都有足够的信噪比让人耳的听觉系统接收到信息。
因为在低信噪比的情形下语言清晰度会衰减的很多，并且声音的能量会以两倍距离衰减 6dB 的速率减少，因此许多会议室、厅堂需要安装扩声系统。
但不幸得是，并不是说安置一些扬声器和缆线就可以轻易地解决这些问题的，为什么呢？因为增强扬声器更接近于听众的耳朵，所以听众所听到的大部分声音由它们提供。
因此，听众的直接感觉是演讲者在扬声器位置上。
自然声源和扬声器的发出的声音不一致，让听众觉得很不自然。
此外，由于自然前波的传播延迟，听众感觉到的扬声器的声音就像回响一样，这进一步增加了听众感觉的不愉快并降低了语言清晰度。
在这里，我们将哈斯效应（Haas）考虑进去，这将有助于我们明白并解决这些问题。
哈斯效应-导论哈斯效应是以心里声学掩蔽效应为基础的：1.人类听觉感官系统察觉声音来源是由最先传达到的声音来源为方向.2.延迟或反射的声源如果传到耳朵听到的时间比第一个听到的声音不迟于25-35毫秒的情况下,不会被察觉是新的声源.3.如果声音在延迟 > 35ms的情况下, 听者会察觉是一种混响.4.同时适用于如果延迟的声音比原先听到的声音大到10dBASPL !当声音的前波到达人耳时，两耳就像位置探测器一样可以分辨出声源的位置。
而我们要达到的目标：确保主扬声器的声音要比反射或延迟信号先一步到达所有听众的耳朵。
我们必须要调整辅助扬声器使它的信号迟于主扬声器的前波到达人耳。
因此我们需要调整辅助扬声器的延迟时间。
哈斯效应-心里声学基础我们假设，听众是在扬声器的直接声场中（扬声器的直接声音要显著地高于反射回响声），因此在实际应用中这样利用哈斯效应：1.从不同方向过来的两个声波，若它们到达时延迟时间小于35ms时我们可以将它们看做一个声音。
辅助扬声器延迟时间设置的时限：最小10ms，最大35ms。
只要这个标准符合人耳听到的声音是从前面扬声器传过来的，使得听觉感受和视觉感受一致。
2.即使辅助扬声器的声压级比原来声波声压级达到10dBASPL（上限值），上述延迟时间的设置也是合适的。
这种效应非常具有实用价值：每个扬声器就能传送更多的能量到每个座位上，因此所需的总的扬声器数目就可以得到减少。
一个比较好的实际应用是将辅助扬声器的声压级调整到比前波高6dB 。
因此，一个完整的延迟线阵列的设置需要测量延迟时间与声压级两个参量，这些我们将在下面的范例中一步一步解释清楚噪量测位置：从图1中我们可以很清楚地看出：SUP1 和 SUP2 的轴线在第3排有一个垂直交叉点。
3排1座(seat3.1)是最靠近辅助扬声器SUP2的位置。
现在我们来计算：1.Seat 3.1的所有相关参量2.测量最后一排声压级，seat 11.1图1:厅堂，范例1范例1环境设置：参考图1- 在厅堂前方安放了SUP1扬声器（模拟一个演讲者）。
SUP1声压级设置为66dBA SPL @ 1m.-在厅堂的左边，设置了一个辅助扬声器SUP2.简单起见，扬声器的辐射只考虑为90°。
辅助扬声器SUP2的延迟时间和声压级大小为多少呢？1.计算，Seat 3.1Seat 3.1到SUP1的距离为5.9m 。
而扬声器声压级以是两倍距离衰减6dB的速度减少的，因此-SUP1在seat 3.1 的声压级=66dB - 6*log(5.9m)/log2 = = 66dB - 15.4dB = 50.6dBA SPLseat 3.1 位置相对于SUP1的声学延迟计算：-相对于SUP1延迟时间=距离D/音速= 5.9m / 340m/s = 17ms Seat 3.1 距离SUP2 2.0m 。
- SUP2 在 seat 3.1处声压级 = 66dB - 6*log(2.0m)/log(2) = 66dB - 6dB = 60.0dBA SPL- 相对于SUP2延迟时间= 距离 D/ 音速 = 2.0m / 340m/s = 6ms结果：SUP1的声音在17ms后到达seat 3.1 ，比SUP2迟11ms。
因此，坐在seat 3.1位置上的人会感觉到声音是从左边过来的，但是却看到演讲者正在前方演讲。
左边扬声器SUP2的声压级比前边扬声器SUP1大9.4dB ，这使得座位上的人再一次加强了声音是从左边扬声器过来的事实。
seat 3.1位置声学效果的改善:将SUP2的延迟时间设置为11ms(= Delay SUP1 - SUP2) ，这样两个声源发出的声音将同时到达seat 3.1 。
为了确保听到的声音是从前面扬声器过来的，我们额外增加5ms 的差值，因此将SUP2的延迟时间设置为16ms.SUP2的声压级最大只能比SUP1大10dB，在这里我们可以使用SUP2的默认值=66dBA SPL @ 1m 就可以满足要求了。
所有位置声学效果的改善：在距离SUP2最近的位置上声压级大小的影响最大，而在距离SUP2位置最远的位置上延迟时间的设置是最敏感的。
为了最佳设置辅助扬声器SUP2，我们必须确保所有座位满足以下条件。
a) SUP2的声波必须晚于SUP1声波到达位置。
b) SUP2的声压级不能超过SUP1在相同位置上10dB。
上面的计算现在可以适用于所有位置，特别是一些关键性位置。
2. 计算, Seat 11.1, 距离 SUB2 8.3m- SUP2 在 seat 11.1位置上的 声压级 = 66dB - 6*log(8.3m)/ log(2) = 66dB - 18dB = 48.0dBA SPL- 距离 SUP1 的延迟= 距离 D/ 音速 = 13.4m / 340m/s = 40ms-距离 SUP2 的延迟 =距离D / 音速= =8.2m / 340m/s = 24ms 当SUP2的声波比SUP1的声波晚5ms到达位置时具有最好的方向识别。
因此SUP2的延迟时间=40ms-24ms+5ms=21ms所需仪器:在这个应用中，我们使用 XL2 音频与声学分析仪来代替计算器和和繁琐的运算。
XL2 甚至考虑到了声速会随着环境温度的变化二发生改变。
我们使用XL2 ，只需几秒钟就可以测量出上述结果。
我们可以从 NTi Audio 网站 /XL2 下载一个Excel 工作表。
这个Excel 工作表提供了一个抽象的厅堂空间图并计算出各个座位到主扬声器、辅助扬声器的距离，声压级大小及延迟时间。
它也适用于检查各个座位和传声器是否满足哈斯效应的条件。
万一某个座位不满足，则相应座位的颜色和状态会发生改变。
介绍到这，你也许会说：“我已经明白了，这很简单。
这种方法也可以应用到比较大的厅堂环境中吧”,但事实果真如此吗？范例2-更大的厅堂环境中的应用在一个300人厅堂环境中，我们设置了一个扩声系统并且使它最优化，其空间分布图如第7页图2所示。
演讲者在前方发言，使用两个扬声器SUP1,分别设置在左边和右边。
此外，在厅堂的每一边，我们分别在6m位置和14m位置各设置一个扬声器。
为了简单起见，我们不考虑后方墙壁的反射。
为了优化扩声系统，使之声学效果更佳，我们需要解决以下几个问题：a) 扬声器SUP1声压级多大比较合适？b) 我们是否需要设置SUP1的延迟？或者说是否要提供没有延迟的信号给它们？c) 扬声器SUP2和SUP3的声压级多大最合适？我们基本上有两种方法。
接下来我们将讨论比较这两种方法：A) 直观法B) 量测法A) 直观法a) 扬声器SUP1设置成没有延迟。
b) 辅助扬声器SUP2在第三排的延迟时间设置为6m/340m/s =18ms.c) 第十排后的线阵列扬声器SUP3的延迟时间设置为14/340m/s =41ms 。
d) 所有辅助扬声器的声压级不得高于主扬声器SUP1.结果:我们将在最后讨论这样设置的结果和影响。
图2：厅堂，范例2B)量测法首先，我们考虑下哪些座位受影响最大？-主要是那些最靠近扬声器的位置，和那些离演讲者最远的位置。
第一排和第二十排的最远位置是延迟时间最关键的位置，因为这些位置相对于演讲者来说是在边缘区域。
首先，我们选取seat 1.1 （第一排，座位一，(row1, seat 1, 距离演讲者9m）。
我们使用一个中心扬声器来模拟演讲者的发言。
步骤：1a. 激活中心扬声器模拟演讲者的发言。
1b. 使用延迟量测信号（chirp ），测试 CD 或者 Minirator 中都含有 chirp 信号。
1c.选择 XL2 的延迟量测功能 DELAY。
XL2 显示器上显示“SYNC to cable“ ，这是在说我们现在必须将 XL2 和测试信号进行同步。
同步信号将花费我们几秒钟的时间。
1d. 当同步条形图全部变黑时，同步完成。
这时我们就可以开始测量延迟时间了。
断开缆线，您就可以测量室内任何位置的延迟时间了。
SUP1扬声器的设置延迟设置：2a. 将 XL2 都处于 seat 1.1 () ，打开中心扬声器的量测信号，我们可以在 XL2 上得到：延迟时间为26.3ms ，延迟时间下方显示距离为8.9m.2b. 关闭中心扬声器，只运行SUP1。
seat 1.1 上测得的延迟时间为14.7ms 。
这说明了SUP1的声音比演讲者的声音早11.4ms 到达seat 1.1。
因此，SUP1的延迟时间至少要设置为12ms，我们建议您设置成17ms（包括5ms的差值，具体原因前文已经叙述过）使seat 1.1具有最好的声音指向性。
这样的延迟时间的设置将确保演讲者的声音先于SUP1到达听众。