Устройство для счета ионов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ИОНОВ по авт. св. № 800863, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности , в него введены дополнительный счетчик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком , связан также со счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход - с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки. GlrHrHri ь н|н-1 jjl 1 //10 fj 9 L 12

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 N 27/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

puz. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 800863 (21) 3657476/24-21 (22) 24.10.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) В. М. Маковеев, О. И. Черников и И. А. Евстафьева (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А. Н. Туполева (53) 621.384 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 800863, кл. G 01 N 27/62, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА

ИОНОВ по авт. св. № 800863, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, в него введены дополнительный счет „,Я0„„1165968 А чик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком, связан также со счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход — с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки. Cg

1165968

40

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании устройств для измерения концентрации газовых ионов, например атмосферных.

По основному авт. св. № 800863 известно устройство для счета ионов; содержащее аспирационную ионную камеру с источником питания, ключ соединения камеры с измерительным блоком, измерительный блок с последовательно соединенными усилителем, амплитудно-временным преобразователем, схемой И, счетчиком импульсов, генератором импульсов, подключенным к схеме И, с пороговыми устройствами, подключенными через блок памяти к дешифратору, и блок управления, соединенный с ключом, счетчиком импульсов и блоком памяти, цепочки по количеству пороговых устройств из последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных преобразователей попарно объединены с входами пороговых устройств и подключены к соответствующим выходам усилителя, вторые входы всех схем И объединены и подключены к генератору импульсов, третьи входы всех схем И подключены к выходам дешифратора, а выходы всех схем

И подключены к счетчику импульсов (1).

Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов измерения за счет отсутствия возможности предварительной проверки правильности работы устройства.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для счета ионов, содержащее аспирационную ионную камеру с источником питания, ключ соединения камеры с измерительным блоком, измерительный блок с последовательно соединенными усилителем, амплитудно-временным преобразователем, схемой И, счетчиком импульсов, генератором импульсов, подключенным к схеме И, с пороговыми устройствами, подключенными через блок памяти к дешифратору, и блок управления, соединенный с ключом, счетчиком импульсов и блоком памяти, цепочки по количеству пороговых устройств из последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных преобразователей попарно объединены с входами пороговых устройств и подключены к соответствующим выходам усилителя, вторые входы всех схем И объединены и подключены к генератору импульсов, третьи входы всех схем И подключены к выходам дешифратора, а выходы всех схем И подключены к счетчику импульсов, введены дополнительный счетчик импульсов, дополнительный ключ, блок временной задержки, 5

ЗО блок питания и блок начальной установки, причем выход блока управления, который соединен с ключом соединения камеры с измерительным блоком, связан также с счетным входом дополнительного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока начальной установки и с входами блока управления и блока временной задержки, выход дополнительного счетчика соединен с управляющим входом дополнительного ключа, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход — с входом источника питания аспирационной ионной камеры, которая соединена с выходом блока временной задержки.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений на выходах соответствующих блоков.

Устройство содержит аспирационную ионную камеру 1, источник 2 питания указанной камеры, ключ 3, блок 4 управления, блок 5 усилителей, включающцй последовательно соединенные буферный усилитель

6, первый 7 и второй 8 усилители с коэффициентом усиления десять. Выход ключа

3 соединен с входом буферного усилителя 6.

Выходы второго усилителя 8, первого усилителя 7 и буферного усилителя 6 соединены соответственно с входами первого 9, второго 10 и третьего 11 амплитудно-временных преобразователей. Устройство содержит также первое 12 и второе 13 пороговые устройства, первую 14, вторую 15 и третью

16 схемы И, счетчик 17 импульсов, генератор 18 импульсов, дешифратор 19, блок 20 памяти, дополнительный ключ 21, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика 22 импульсов с самоблокировкой, вход сброса которого соединен с выходом блока 23 начальной установки и с входами блока 4 управления и блока 24 временной задержки. Вход дополнительного ключа соединен с блоком питания (на фиг. 1 отсутствует), а выход — с источником 2 питания камеры, соединенным непосредственно с камерой 1, которая соединена с одним из входов ключа 3, другой вход которого соединен с счетным входом дополнительного счетчика 22 и с одним из выходов блока 4 управления, другой выход которого соединен с входами счетчика 17 импульсов и блока 20 памяти. Каждый из выходов амплитудно-временных преобразователей 9 — 11 подсоединен соответственно к соответствующим входам схем И 14 — 16, вход каждой из которых соединен с соответствующим входом счетчика 17 импульсов. Другой вход каждой из схем И 14 — 16 соединен с выходом генератора 18 импульсов. Вход первого амплитудно-временного преобразователя 9 соединен через первое пороговое устройство 12 с соответствующим входом блока 20 памяти. Вход второ1165968

3 го амплитудно-временного преобразователя

10 соединен через второе пороговое устройство 13 с соответствующим входом блока

20 памяти, выходы которого соединены с дешифратором 19. Выходы дешифратора

19 соединены соответственно с соответствую- 5 щим входом схем И 14 — 16. Выход блока

24 временной вадержки соединен с камерой 1.

Устройство работает следующим образом. 1О

В исходном состоянии после включения напряжения питания блок начальной установки вырабатывает импульс сброса (фиг. 2а1, приводящий счетчик 22 и блок 4 управления в исходное состояние, и запускающий блок 24 временной задержки. С выхода счетчика 22 поступает нулевой сигнал, закрывающий ключ 21. На выходе источника 2 питания камеры напряжение питания отсутствует. Сигнал блока 24 временной задержки отключает двигатель воздуходувки аспирационной камеры. Это необхо- . димо для того, чтобы в режиме калибровки на работу всего устройства не влиял ионный состав исследуемого воздуха. Затем с момента времени t с выхода блока 4 управления (фиг. 2в) начинают поступать импульсы, длительность которых Тн и которые соответствуют разомкнутому состоянию ключа 3. Время М =t<-t, желательно выбрать таким, чтобы к моменту t< окончились во всем устройстве переходные процессы. Затем в момент времени t блок 4 управления вырабатывает импульс сброса (фиг. 2е), устанавливающий счетчик 17 импульсов и блок 20 памяти в нулевое состояние, и замыкается ключ 3, в результате окончания поступающего на него импульса Тн. Так з5 как за время t -t, =Т„, изменение потенциалов на электродах аспирационной камеры не произошло (напряжение питания камеры равно нулю, ионы в камеру не поступают, переходные процессы во всем устройстве кончились), на выходе усилителя 40

5 в. момент t импульса не образуется и счетчик 17 импульсов останется в нулевом состоянии. Нулевые показания сохраняются и в следующий цикл измерения — интервал времени t+ - t, =Тц, Период времени 4 работы всего устройства до момента времени t+ соответствует периоду проверки нулевых показаний. Появление за этот период импульсов в счетчике 17 импульсов свидетельствует о неработоспособности устройства. В момент времени t< на выходе So счетчика 22 импульсов появляется единичный сигнал, который сохраняется благодаря самоблокировке до окончания работы всего устройства. Ключ 21 замыкается и на выходе источника 2 питания камеры начинает нарастать напряжение (фиг. 2 г). 15

Для калибровки устройства на всех диапазонах необходимо, чтобы это напряжение нарастало до максимального значения за несколько циклов измерения и приращение напряжения на выходе источника 2 питания камеры за одинаковые промежутки времени последовательно уменьшались. Это достигается, например, наличием на выходе источника 2 питания камеры интегрирующей емкости достаточно большого номинала. Начиная с момента времени t< происходит увеличение напряжения между электродами аспирационной камеры 1 за счет заряда образуемой ими емкости через ключ

3 и входное сопротивление буферного усилителя 5. В момент времени t ключ 3 размыкается. Это приводит к прекращению заряда емкости, образуемой электродами аспирационной камеры. В момент времени t ключ 3 вновь замыкается. Так .как в течение времени 1 -t< — — T„, напряжение на выходе источника 2 питания камеры увеличивается на величину aU<., а напряжение между электродами аспирационной камеры не изменяется, в момент t6 на выходном сопротивлении усилителя 6 появляется импульс напряжения амплитудной ьU . его длительность определяется емкостью между электродами аспирационной камеры 1 и входным сопротивлением усилителя 6 и меньше времени между импульсами, соответствующими разомкнутому состоянию ключа 3. Поэтому к моменту времени последующего размыкания ключа 3 напряжение между электродами аспирационной камеры практически равно напряжению на выходе источника 2 питания камеры.

Сформировавшийся на входе усилителя 6 импульс поступает через усилители 6 — 8 на соответствующие входы амплитудновременных преобразователей 9 — 11, где они преобразуются в импульсы прямоугольной формы с длительностью, пропорциональной амплитуде входных сигналов, и на соответствующие входы пороговых блоков 12 и 13. Так как обычно U (фиг. 2 г) достаточно велико, то нетрудно сделать hU< таким, чтобы сработали оба пороговых блока

12 и 13. Сигналы с этих блоков через блок

20 памяти поступают на дешифратор 19, который дает сигнал на открывание схемы

И 16. В течение длительности импульса, поступившего с амплитудно-временного преобразователя 11, схема И 16 открыта и количество импульсов, поступивших на счетчик 17 импульсов, пропорционально

nUi. В последующем цикле измерения tz-1 показания счетчика 17 пропорциональнй аЦ и т.д. Так как LU

t г

Фиг. Р

Составитель Е. Березов

Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Г. Волкова

Заказ 4303)37

11

5 меры, соответствовать цифрам, записанным в паспорте прибора, и стремиться к нулю.

После того, как напряжение на выходе источника 2 питания камеры достигнет своего максимального значения Ц, на счетчике 17 импульсов будут нулевые показания.

В момент времени t (фиг. 2 д) устройство

24 временной задержки выдает сигнал на включение воздуходувки аспирационной камеры 1 и устройство для счета ионов перейдет в режим измерения. В этом режиме при размыкании ключа 3 также происходит изменение напряжения .между электродами аспирационной камеры 1, но уже не за счет изменения напряжения на выходе источника

2 питания, а за счет разряда емкости, образованной электродами камеры, в результате оседания на них ионой, поступающих вместе с исследуемым воздухом. Если же в период калибровки прокачивается воздух через аспирационную камеру, то показания

5 устройства для счета ионов не пропорциональны приращениям напряжения А13, что свидетельствует о неисправной работе устройства и соответственно отсутствии достаточной достоверности результатов измерения.

10 Таким образом, в предлагаемом устройстве для счета ионов автоматически, при каждом его включении, предварительно осуществляется проверка правильности его функционирования, что позволяет повысить достоверность получаемых результатов измерения.