[发明专利]脉冲时刻甄别装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲时刻甄别装置，尤指在脉冲幅值有较大变化时进行脉冲定时精确测量的脉冲时刻甄别装置。

背景技术

现有的脉冲时刻甄别方法主要有前沿时刻甄别法、恒定比值甄别法和过零时刻甄别法，前沿时刻甄别法是通过固定阈值方式来确定脉冲特征时刻点，即以脉冲前沿中强度等于所设阈值的点到达的时刻作为脉冲特征时刻点，但这种方法受脉冲幅值游动效应的影响，测量误差比较大。而恒定比值甄别法的基本原理是提取脉冲上升沿中半高点到达的时刻作为脉冲特征时刻点，但受脉冲上升时间游动效应的影响，仍然存在较大的测量误差。过零时刻甄别法是利用高通容阻滤波器将单极性脉冲信号变换为双极性脉冲信号，将双极性脉冲的过零点作为特征时刻点，由于这种电路结构是先将脉冲信号进行放大后再通过高通容阻滤波成型为双极性脉冲，虽然由脉冲幅值变化引起的定时误差很小，但是要求对信号进行不失真地线性放大，因此需要对信号进行自动增益控制，增加了接收系统的复杂性并产生额外的定时误差。

为此，设计出原理结构简单、高精度脉冲时刻甄别电路乃当务之急，也是当前创新设计的难点。

发明内容

根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种对脉冲时刻特征点进行精确测量的脉冲时刻甄别电路，其脉冲振荡、放大和双阈过零甄别器后获得精确的脉冲时刻特征点，电路结构简单、可靠。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种脉冲时刻甄别装置，包括相互连接的双极性脉冲成型器和双阈过零时刻甄别器，其中，所述双极性脉冲成型器由依次连接的脉冲共振器和脉冲放大器组成，单极性脉冲信号激励脉冲共振器产生衰减振荡，形成双极性脉冲信号，由双极性脉冲信号的过零时刻点作为脉冲时刻信息，所述脉冲放大器仅将过零点附近的幅值信号进行线性放大；所述双阈过零时刻甄别器包括依次连接的过零比较器、预甄别器、单稳态电路等。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：

1、本发明通过测量脉冲激励的共振器来成型双极性脉冲信号，其双极性脉冲信号的过零点不受脉冲峰值变化的影响，使得能达到很好的测量精度，而且后续处理软硬件非常简单；

2、本发明原理结构简单，成本低，使用维护修理简易，尤其适合作为核物理仪器和高精度激光脉冲测距系统中的脉冲时刻甄别。

附图说明

图1为本发明结构总体示意图；

图2为本发明RLC双极性脉冲成形电路原理示意图；

图3为本发明在不同幅值下RLC电路振荡波形示意图。

具体实施方式

由图1示出，一种脉冲时刻甄别装置，主要由双极性脉冲成型器和双阈过零时刻甄别器组成，其中双极性脉冲成型器由脉冲共振器和脉冲放大器组成；其中双阈过零时刻甄别器由过零比较器、预甄别器、单稳态电路等部分组成。单极性脉冲信号激励脉冲共振器产生衰减振荡，形成双极性脉冲信号，由双极性脉冲信号的过零时刻点作为脉冲时刻信息。其中，预甄别器是为了避免噪声或干扰信号引起过零比较器的误触发。

由图2示出了本发明双极性脉冲成型器结构的一个实施例，由以RLC并联谐振器构成的振荡器和交流放大器组成。

又知，由图1示出，由电容                                                和放大器组成的放大电路，由于成形后的双极性脉冲信号通过电容 耦合到放大器，因此只要将过零点附近的幅值信号进行线性放大，就能保证时刻鉴别电路能够精确地提取出时刻信息。

由图3示出了本发明在双极性脉冲成型器不同幅值下RLC电路振荡波形，在欠阻尼条件下输出电压在时域上的解为：

                                   

式中：为衰减系数；为衰减振荡频率；、表示强制响应分量系数；表示固有响应分量系数。

为了成形双极性脉冲，并且减小输入脉冲参数对过零点的影响，需要满足两个条件：第一，满足欠阻尼条件，即满足，以保证RLC并联电路产生振荡；第二，强制响应分量的衰减系数要大于固有响应分量衰减系数，并且输入脉冲的宽度（约为）要小于衰减振荡频率，以保证成形的双极性脉冲的过零点到来之前强制响应分量已经衰减掉。因此我们选取单极性脉冲信号达峰时间，，，，可以计算出当输入电流幅值A分别等于40、50,…,100时，由单极性脉冲电流激励所产生的输出电压，如图3所示。可以看出：尽管输入单极性脉冲电流的幅值不同，但输出电压在同一时刻过零，也就是说，成型后的双极性脉冲信号的过零点与输入信号的幅值无关，因而消除了信号幅度变化对定时精度的影响。