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事件计数器“Event Timer A033-ET”

概述
       事件计数器“Event Timer A033-ET”是一种基于电脑的测量瞬时输入事件(表现为NIM脉冲)时间的装置。“A033-ET”无与伦比的特性是高测量频率下的极高精确度。特别是在以高于20兆次每秒(MSPS)测量速率下好于5皮秒的单次RMS分辨率使“A033-ET”成为当今最出色的事件计时器之一。配合面向具体应用的程序,“A033-ET”可以用来构成一系列高质量的有价值的事件计时系统。这其中“A033-ET”很适合用于卫星激光测距(SLR)方面的相关应用。

      “A033-ET”提供了两个输入(A和B)用来交替测量最小间隔时间50ns的事件。每个单次测量的结果(时间曲线)都以1ps最低有效分辨率的数字形式表示出来。时间曲线在计时器的输出上以事件测量的顺序呈现。同时每个时间曲线还有特殊标记以表明是由哪个输入提供的测量事件。有两种基本测量方式:

      连续模式 提供高(最高30KSPS)平均重复频率以及最高20MSPS突发频率的连续(无间隙)事件测量。这种模式适合测量以随机顺序输入“A033-ET”的不同输入端口(A或B)的起始和终止事件之间重叠的时间间隔。这种方式正是KHz级SLR所适用的情况。

      循环模式 提供对于以严格的顺序输入事件计时器两个不同输入端口的事件的循环测量。例如每个循环中“A033-ET”会先测量一个自端口A输入的起始事件,然后测量由用户定义个数(最多16000个)的从端口B输入的终止事件。终止事件是在内部在线可编程门之下测量的。这种方式就是终止事件时间间隔不会超过起始事件重复周期的传统SLR的适用情况。

      “A033-ET”提供基于TCP/IP通讯协议的互联网接口来和需要精确事件计时的远程应用互联。这种接口适合设计用户的应用软件与事件测量软件分开的分立多用户事件计时系统。这种情况下用户的软件可以完全远程控制“A033-ET”的操作。
      另外在标准的“A033-ET”套件之外,还提供了用C语言编写的样本程序。这个程序体现了所有对通过PC并口直接从“A033-ET”得到的数据进行处理的特殊性。“A033-ET”和样本程序一起展示了专门为专业用户量身定制的多种事件计时系统的创造基础。所以用户可以在这个基础上创造自己的事件计时系统,整合事件计时软件和应用软件。在很多情况下这还是可以显著提高系统运行速度的途径。

典型性能指标

“Event Timer A033-ET”精度特性

单次RMS分辨率是主要的用来表征“A033-ET”实际精度的参数。对于“A033-ET”它定义为在事件时间间隔测量中总体误差的标准差。
一般来讲“A033-ET”支持3.5到4ps的单次RMS分辨率。在某些情况下由于硬件的独特性可能会有所波动。

高稳定性时间间隔测量误差图
积分非线性误差是由所测点在插值间隔上的位置决定的系统测量误差。通常这个误差由插值间隔的标准差的值来定义。
一般来说“A033-ET”的积分非线性RMS误差在1到1.5ps范围内,并且一定小于2ps。

10ns插值间隔的积分非线性误差
间隔非线性误差 是在测量相邻事件的时间间隔时由时间间隔的值决定的系统误差。
一般来说在时间间隔大于100ns的情况下,“A033-ET”的间隔非线性误差不会超过+/-0.5ps。当时间间隔小于100ns时这个误差可能会稍大(尤其是当时间间隔接近50ns的临界值时)

间隔非线性误差VS.时间间隔

单输入偏置漂移 是在测量由同一输入端口输入的事件时系统误差的长期偏差。这个漂移反映了由温度变化引起的内部时间基准相对外部10MHz参考频率的长期不稳定性。

一般来说,在不考虑参考频率的长期不稳定性的条件下,“A033-ET”的单输入偏置漂移不会超过2ps/℃.


温度从40℃到10℃缓慢线性变化时单输入偏置漂移
输入-输入偏置漂移 是测量分别由端口A和B输入的起始与终止事件时间间隔时的系统误差的长期偏差。
一般来说,在不考虑参考频率的长期不稳定性的条件下,“A033-ET”的输入-输入偏置漂移不会超过0.1 ps/℃。

温度从40℃到10℃缓慢线性变化时输入-输入偏置漂移


“Event Timer A033-ET”的运行速度

最大突发频率 指对于一个特殊事件序列所能达到的最大测量频率。这由单次测量的持续时间和硬件的缓存性能所限制。“A033-ET”支持对于最多2600个事件20MSPS的突发频率以及最多16000个事件12.5MSPS的突发频率。

最大平均频率 指长时间连续(无间隙)事件测量的最大频率。这由计时器硬件与PC间接口的承载能力所限制。“A033-ET”与服务器PC以EPP模式通过并口通讯,如果这个PC接口可以读取4字节数据,那么将可以提供30KSPS的平均速率。否则最快平均速率将降至12KSPS。

“A033-ET”服务端软件运行于应用最广泛但并不是最适合实时应用的MS Windows之上。当“A033-ET”正在运行一个基于样本程序的特制用户软件时,如果使用更加适合实时应用的操作系统的话最大平均速率可以比之前提到的速率有很大提升。

指标概括:

输入(BNC,50欧姆) 
事件输入A:快下降NIM逻辑脉冲(宽度>4ns)
事件输入B:快下降NIM逻辑脉冲(宽度>4ns)
外部触发门:快下降NIM逻辑脉冲(“1”允许B输入)
1Hz同步:正TTL/LVTTL脉冲
参考频率:10MHz(峰-峰值>0.5V)
单次RMS分辨率:3.5-4ps,最大5ps
事件最小间隔时间:50ns
测量速率  
最大突发速率:对于最多2600个事件的序列20MSPS
 最大平均速率: 对于最多16000个事件的序列12.5MSPS
通常12KSPS
高速30KSPS(可能在某些PC上可以实现)
积分非线性:<2ps RMS
间隔非线性:最大+/-0.5ps(时间间隔大于100ns的情况)
“端口B”的门:连续模式仅支持外部脉冲
循环模式除外部脉冲还可以支持在线可编程延迟
(50ns到167ms,最小有效数字10ns)
内部时钟:100MHz,与外部10MHz参考频率锁定
硬件接口:通过支持EPP模式的PC并行接口
应用接口:TCP/IP通讯协议
服务端软件:基于MS-Windows
附件软件:C语言编写的样本程序,DEMO客户端软件
硬件尺寸,重量:367x90x265mm;2.5kg
电源需求:100-240VAC

应用:

KHz远规卫星测量(KHz-SLR)
光探测和测距(LIDAR,LADIR)
激光多普勒测风(LAD)
质谱学
核物理


关于Eventech Ltd公司:

        Eventech Ltd公司位于拉脱维亚首都里加(Riga),是拉脱维亚大学电子和计算机科学研究所孵化(Spin-Off)公司。Eventech公司的创始人和大股东,科学界Yuri Artyuhk有40年的高精度时间事件测量的研究和开发经验。Eventech公司的事件计数器在KHz远规卫星测量领域获得巨大的商业成功,在2005年开始建设的“国际激光测距服务网络,ILRS”的69个KHz-SLR台站中,有超过50个测距站使用了Eventech公司的事件激光器。

资料下载:

Event Timer A033-ET

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