hrvatski

Poboljšanje točnosti mjerenja kratkih vremenskih intervala optoelektroničkim postupkom

U radu se razmatraju mogućnosti poboljšanja točnosti mjerenja nanosekundnih vremenskih razmaka u optoelektroničkom sustavu koji radi po načelu mjerenja vremena proleta kratkog impulsnog signala između poluvodičkog lasera, kao optičkog izvora, i lavinske fotodiode, kao detektora optičkog zračenja. Temeljom pregleda postojećih mjernih postupaka i načina vremenske diskriminacije, kao i stohastičke analize vremenske neodređenosti dijelova sustava, postavljen je optoelektronički mjerni sustav. Kod eksprimentalnih mjerenja koristi se analogno-digitalna metoda mjerenja vremenskih razmaka sa svojstvenom razlučivosti u ps području. Rezultati mjerenja se procijenjuju statističkom obradom podataka prikazanih putom funkcije gustoće vjerojatnosti dobivene mjerenjem N pojedinačnih uzoraka. Mjerenjem su određeni optimalni uvjeti rada izvora i detektora optičkog impulsa, kao i postupka diskriminacije vremenskih referencijskih impulsa koji omogućuju poboljšanje točnosti mjerenja pojedinačnih vremenskih razmaka u postojećem sustavu. S obzirom na vremenske značajke (kratko vrijeme porasta i stalna amplituda) izvornog signala, za određivanje start impulsa koristi se diskriminacija sa stalnim pragom (LE), dok je u slučaju diskriminacije stohastičkog odzivnog signala fotodetekcije izričita prednost primjene diskriminacije na stalnom dijelu impulsa (CF). Na taj način se postiže granična razlučivost od 40 ps i točnost od ą 20 ps kod pojedinačnih mjerenja u postojećem sustavu. Analitičkim putom izračunata su odstupanja (2 ps i 80 (ps)2) dobivene srednje vrijednosti i varijance od stvarnih stohastičkih veličina, koja potvrđuju da su procjene na temelju N uzoraka pouzdane. Razlučivost se dodatno poboljšava usrednjavanjem većeg broja uzoraka kod mjerenja, usrednjavanjem 100 uzoraka postiže se granična razlučivost mjerno-analitičke metode od 5 ps. Eksperimentalni rezultati ukazuju da je vremenska pogreška u mjernom sustavu uglavnom određena razlučivošću i pogreškom hoda diskriminatora kod malih amplituda ulaznih signala, pod uvjetom da su postignuti stabilni uvjeti rada lasera i fotodetektora. Stohastičku analizu vremenskih značajki mjernog sustava, provedeni mjerni postupak, kao i statističku obradu i prikaz podataka dobivenih eksperimentalnim mjerenjima, moguće je primijeniti općenito na mjerne sustave, poglavito s ciljem poboljšanja točnosti mjerenja kratkih vremenskih razmaka optoelektroničkim postupkom. U zaključnom poglavlju izvršena je usporedna analiza sa sustavima u primjeni, na temelju objavljenih rješenja, te su navedene smjernice daljnjih mogućih poboljšanja

vremenski razmak; točnost mjerenja; optoelektronički postupak; vremenski diskriminator

nije evidentirano