The paper provides description of very accurate measurement method of ferromagnetic rod Young modulus variations (ΔE effect) as a function of the magnetic field. The Young’s modulus variations measurement principle is based on change of sound velocity. The high resolution time of flight of ultrasonic wave measurement was applied. High resolution as good as 15 ps TDC (Time to Digital Converter) implemented in FPGA (Field Programmable Gate Array) was used. This feature allows measuring ΔE with accuracy of about a few ppm. The measurement accuracy mainly depends on resolution of time of flight measurement and sound speed in the tested material. The analog front-end part which is responsible for the time location of the reflected ultrasonic wave is very important part of the measurement system. In the article the results of measurements for different samples made of carbon steel are described.
PL
W artykule przedstawiono metodę pomiaru zmiany modułu Younga w pręcie ferromagnetycznym pod wpływem pola magnetycznego. Zastosowana metoda pomiaru zmiany modułu Younga polega na wysokorozdzielczym pomiarze czasu przelotu fali ultradźwiękowej. Zastosowano układ TDC (Time to Digital Converter) zaimplementowany w strukturze FPGA (Field Programmable Gate Array) o rozdzielczości rzędu 15 ps, co pozwala mierzyć zmianę modułu Younga z dokładnością kilku ppm. Uzyskiwana rozdzielczość pomiaru zależy głównie od rozdzielczości pomiaru czasu jak i od prędkości rozchodzenia się fali ultradźwiękowej w ośrodku. Ważnym elementem systemu pomiarowego jest analogowy układ do lokalizacji w czasie czoła odbitej fali ultradźwiękowej. Zaprezentowano również przykładowe wyniki pomiarów dla różnych gatunków stali węglowej.
Artykuł prezentuje budowę przyrządu służącego do przechwytywania kropel aerozolu wodnego wytwarzanego metodą wybuchową. Dotychczas nikt nie wykonywał tego typu pomiarów dla tak znacznej ilości rozpraszanej wody (1500 l). Zbudowany przyrząd umożliwia pośredni pomiar wielkości szybko poruszających się kropel aerozolu. Opracowano odporną na działanie wysokich ciśnień konstrukcję oraz oprogramowanie, które pozwala na zróżnicowany dobór parametrów pracy rejestratora.
EN
This article presents the building of the instrument (Fig. 1, Fig. 2) used to collect droplets of explosive formation of water aerosol. Such a method of producing water aerosol consists in the explosion of the explosive charge put inside the water capsule [1] and is potentially applicable in the case of extinguishing fires [2]. The sizes of droplets are important when designing an efficient system [1, 2], and such information is lacking in scientific literature. Up to now measurement of explosive formation aerosol droplets' size has been investigated with much less scale [6]. Performing droplet size measurements can be challenging, in view of the short distance from the explosive center, its high speed (200 m/s) and ambient pressures from the explosion (registered about 40 kPa in distance of 5 m from the axis of the water-capsule). These reasons are major obstacles to use known instruments and measurement methods [3, 4]. In this work, an instrument has been presented in a form of a trap-box (Fig. 2) to indirect measure the sizes of the aerosol droplets. This article presents the mechanical construction of instruments, which is immune for high pressure and humidity of the air; its modes; method of measurement; analysis of metrological parameters of trap-box and exemplary results.
The ultrasonic flowmeter which is described in this paper, measures the transit of time of an ultrasonic pulse. This device consists of two ultrasonic transducers and a high resolution time interval measurement module. An ultrasonic transducer emits a characteristic wave packet (transmit mode). When the transducer is in receive mode, a characteristic wave packet is formed and it is connected to the time interval measurement module inputs. The time interval measurement module allows registration of transit time differences of a few pulses in the packet. In practice, during a single measuring cycle a few time-stamps are registered. Moreover, the measurement process is also synchronous and, by applying the statistics, the time interval measurement uncertainty improves even in a single measurement. In this article, besides a detailed discussion on the principle of operation of the ultrasonic flowmeter implemented in the FPGA structure, also the test results are presented and discussed.
The designing process of high resolution time interval measurement systems creates many problems that need to be eliminated. The problems are: the latch error, the nonlinearity conversion, the different duty cycle coefficient of the clock signal, and the clock signal jitter. Factors listed above affect the result of measurement. The FPGA (Field Programmable Gate Array) structure also imposes some restrictions, especially when a tapped delay line is constructed. The article describes the high resolution time-to-digital converter, implemented in a FPGA structure, and the types of errors that appear there. The method of minimization and processing of data to reduce the influence of errors on the measurement is also described.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Three methods of estimating radii of spray droplets are discussed and results of their practical application in the case of explosively produced water spray are reported. Parameters of model radii distributions are fitted using the least squares method. Finally, the data obtained for a number of tests are used for estimating fraction of explosion energy used for pulverization of water in the process of explosive production of water-spray.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Long term instability of frequency and phase fluctuations of the clock signal are significant source of the measurement error in the precise time-interval measurement systems. In this paper the problem of clock signal instability, fluctuations caused by accumulated clock jitter and their influence on the precision of the time-interval measurement system implemented in the programmable CMOS FPGA devices are discussed. The presented method enables jitter characterization of the reference-clock. Moreover, the time-interval-error in the range up to several miliseconds can be easily and quickly calculated using only two parameters obtained during the calibration process. The described method can be applied in measurement instruments with a precise time-base.
Zjawisko metastabilności występujące w przerzutnikach podzielono na dwa różne efekty. Pierwszy dotyczy zwiększonego czasu propagacji, a drugi przypadkowości w ustalaniu stanu wyjściowego. Przedstawiono uogólniony model przerzutnika typu D wyzwalanego zboczem. Zaproponowano metodę pomiaru dodatkowego parametru zinterpretowanego jako poziom fluktuacji czasu ustalania, dla wprowadzonego modelu. Przeprowadzono pomiary przerzutników zaimplementowanych w strukturze FPGA wykonanej w technologii 180 nm. Wartość wprowadzonego parametru w modelu ma znaczenie w wysokorozdzielczej metrologii odcinków czasowych i może wpływać na sumaryczny błąd losowy mierzonego odcinka czasu.
EN
The metastability effect is discussed in this paper as two separated effects. The first concerns the increase of the propagation time and the second concerns the random character of output states. The generalized model of the flip-flop was introduced. The measurements method of the setup time fluctuation is presented. The results of measurements for the flip-flops implemented in the FPGA structure are also discussed.
Random clock signal phase fluctuations and their influence on the precision of time-interval measurement are described in this paper. The construction of time-interval measurement system [TIMS] and its application for oscillator phase fluctuations measurement are discussed. The new metrological parameters useful for estimations of the precision of TIMS as function of the measuring range are proposed.
PL
W artykule opisano w jaki sposób przypadkowe fluktuacje sygnału zegarowego wpływają na dokładność pomiaru odcinka czasowego. Przedstawiono budowę systemu pomiaru odcinka czasowego oraz pokazano sposób jego wykorzystania do oceny fluktuacji fazowych generatora zegarowego. Zaproponowano nowe parametry dla określenia stopnia oddziaływania fluktuacji fazowych na system pomiaru odcinka czasowego i ich wpływ na dokładność pomiaru w zależności od wielkości zakresu pomiarowego.
A method for the improving resolution of a time-interval measuring system implemented in a single FPGA structure is discussed. In this method the period of the standard oscillator is adjusted to the single tap delay. In this way the Vernier scale can be obtained and the system resolution can be significantly increased. A new time-interval measuring module with a Vernier scal (TIMMV) of resolution equal to 318.8 ps.
PL
Opisano metodę poprawy rozdzielczości systemu pomiaru odcinka czasowego implementowanego w pojedynczej strukturze FPGA. Metoda polega na dopasowaniu okresu sygnału wzorcowego do opóźnienia segmentu linii opóźniającej. W ten sposób uzyskuje się skalę pomocniczą (noniuszową) i rozdzielczość systemu może być zwielokrotniona. Zaprezentowano nowy moduł pomiaru odcinka czasowego z noniuszową skalą (TIMMV) o rozdzielczości równej 318,8 ps.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The time-interval measuring modules with short deadtime designed for a multicjannel scaler of time-of-flight spectrometers is discussed in this paper. We compare the gated measuring module based on ECL devices with the time-interval measurement unit implemented in CMOS FPGA technology. The principle of operation, design process and the construction of the time-interval measuring system with short (5 ns) deadtime are described.
PL
W artykule przedstawiono moduły pomiaru odcinka czasowego z małym czasem martwym przeznaczone do współpracy ze spektrometrami masowymi czasu przelotu. Porównano moduły pomiarowe wykorzystujące zliczanie impulsów w bramkach czasowych, zrealizowane w technice ECL, z modułami pomiaru odcinka czasowego implementowanymi w układach CMOS FPGA. W artykule opisano konstrukcję, zasadę działania oraz proces projektowania modułów z czasem martwym ograniczonym do 5 ns.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.