Счетчик фотонов

 

Изобретение относится к области измерений слабых и сверхслабых световых потоков. Цель изобретения - увеличение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования путем разделения трассы зондирования на два участка, в которых регистрация сигнала (моментов поступления фотонов ) ведется с различным пространственным разрешением. Счетчик включает ФЭУ 1, дискриминатор 2, ОЗУ 3, ЭВМ 4, схему синхронизации 5, управляемый тактовый генератор 6, триггер фотона 7, адресный счётчик 8, триггер режима 9,двоичный счетчик 10, шифратор 11 .Совместная работа счетчика 10 и шифратора 11 позволяет вырабатывать выходные импульсы, поступающие на адресный счетчик 8, через изменяющийся (увеличивающийся) интервал времени, так как на вькоде шифратора появляются импульсы только при определенных значениях сигналов на его входе, которыми для шифратора являются выходные состояния двоичного счетчика - 1,2,4,8,16,32 и т.д. состояний. Таким образом, по мере удаления от источника зондирующих импульсов длительность временных интервалов увеличивается пропорционально снижению интенсивности сигнала , благодаря чему интенсивность (вероятность регистрации) фотоимпульса в течение i-i o временного интервала сохраняется практически постоянной , т.е. точность регистрации в ближней зоне возрастает. 1 ил. с (Л 00 ю со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„13142 (sg 4 С 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4001448/31-25 (22) 14. 10 .85 (46) 30.05.87. Бюл. Р 20 (71) Институт оптики атмосферы СО

АН СССР (72) К.Д.Шелевой (53) 535.24(088.8) (56) Панов Ю.А., Кауль Б.В., Деев В.Н. Тезисы докладов 2 Всесоюзной конференции по распространению лазерного излучения в атмосфере.

Томск, 1973, с. 352-354.

Авторское свидетельство СССР

М - 1078259, кл. С 01 J 1/44, 1984. (54) СЧЕТЧИК ФОТОНОВ (57) Изобретение относится к области измерений слабых и сверхслабых световых потоков. Цель изобретения увеличение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования путем разделения трассы зондирования на два участка, в которых регистрация сигнала (моментов поступления фотонов) ведется с различным пространственным разрешением. Счетчик включает ФЭУ 1, дискриминатор 2, ОЗУ 3, ЭВМ 4, схему синхронизации 5, управляемый тактовый генератор 6, триггер фотона 7, адресный счетчик 8, триггер режима 9,двоичный счетчик 10, шифратор 11.Совместная работа счетчи- . ка 10 и шифратора 11 позволяет выраба-. тывать выходные импульсы, поступающие на адресный счетчик 8, через изменяющийся (увеличивающийся) интервал времени, так как на выходе шифратора появляются импульсы только при определенных значениях сигналов на его входе, которыми для шифратора являются выходные состояния двоичного счетчика — 1,2,4,8,16,32 и т.д. состояний. Таким образом, по мере удаления от источника зондирующих импульсов длительность временных интервалов увеличивается пропорционально снижению интенсивности сигнала, благ одаря чему интенсивность (вероятность регистрации) фотоимпульса в течение i-го временного интервала сохраняется практически постоянной, т.е. точность регистрации в ближней зоне возрастает. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерений параметров атмосферы и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном ! зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и др.

Целью изобретения является понышение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования.

На чертеже представлена блок-схема счетчика фотонов.

Устройство содержит ФЭУ 1, дискриминатор 2,ОЗУ 3, ЭВМ 4,, схему 5 синхронизации, управляемый тактовый генератор 6, триггер 7 фотона, адресный счетчик 8, триггер 9 режима, двоичный счетчик 10 и шифратор 11.

Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, выход которого соединен с первым входом триггера 7 фотона. Выход последнего подключен к первому входу управления ОЗУ 3, выход которого соединен с одним иэ разрядов входного регистра ЭВМ 4.Выход схемы 5 синхронизации подключен к первым входам управляемого тактового генератора 6 и триггера 9 режима, выход управляемого -TàêòîíîI о генератора 6 — к первому входу шифраТора 1 1 и к счетному входу двоичного. счетчика 10, а выходы двоичного счетчика 10 — к 2 (К +1) входам шифратора ii, выход которого подсоединен к второму входу триггера 7 фотона и первому входу адресного счетчика 8. Выход триггера 9 режима подключен к вторым входам управляемого тактового генератора 6 и ОЗУ

3. Адресные выходы адресного счетчика 8 подключены к адресным входам

ОЗУ 3 и к входному регистру ЭВМ 4., а выход управления адресного счетчика — к второму входу- триггера 9 ðåжима. Один из разрядов выходного регистра 3ВМ 4 подключен к второму входу адресного счетчика 8.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый генератор 6 запускается импульсом со схемы 5 синхронизации, определяющим начало цикла регистрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает триггер 9 режима ОЗУ в режим "За| ись". Б этом режиме длительность временньгл интервалов определяется частотой управляемого тактового генератора, поступаюнгей через шифратор 11 на адресный счетчик 8, и выбирается иэ условия фиксации в ОЗУ всех фотоимпульсов, наибольшая частота которых наблюдается в ближней зоне, а также из минимальна допустимой длительности цикла записи информации (метки) в используемый тип ОЗУ. Учитывая вид входного сигнала, для уверенной регистрации потока изменяющейся интечсивности необходимо уменьшать длительность временного интервала до пределов, допускаемых минимальной длительностью цикла записи информации „ в используемый тип ОЗУ, и затем по мере удаления от передатчика увеличивать длительность временных интервалов до значений, определяемых требуемым пространственньн| разрешением, которое определяется как

1 2 "Ьи I д 8> длитель ость временного интервала.

Эта задача решается использованием двоичного К-разрядного счетчика

i0 и шифратора 11. При этом разрядность счетчика 10 фактически опредеЗО ляет диапазон изменения длительности временных интервалов от минимального до максимального -;, является мерой снижения динамическог= к ,диапазона входного сигнала в ? где К вЂ” разрядность двоичного счетчика.

Совместная работа с-летчика I0 H шифратора 11 позволяет вырабать.вать выходные импульсы, поступающие на адресный счетчик через изменяющийся (увеличивающийся) интервал времени.

Это достигается тем„ что на эьгходе шифратора гоявляются импупьсь т лько при определенных значениях входных сигналов, которыми для неге являются выходные состояния двоичногс счетчика, а именно при достижpí H двоичным счетчи.сом 1,2,4,8,16 и 32 .=: т.д. состояний. Эти импульсы изменяют состояние адресного счетчика 8 и по мере удаления от источника зондирующих

ИМПУЛЬСОВ ДЛИТЕГГГ.Р 3CTH ВРЕМЕННЫХ HH тервалов, з которых происходит реI истр,- ция поступающ ;гх с дискри:1инатора 2 фотоимпульсов., уге ичив ..ется пропорционально снижен. инт нгивности входного сигна-lÿ. Бп-:-:;ap: этому интенсивность,нл,; в=-роятность pII! истрации) фотон |пульса в

13142 течение i-го временного интервала сохраняется практически постоянной, а следовательно, точность регистрапии в ближней зоне возрастает.

Режим зоны плавающей длительности вания, так как уменьшение длитель- 15 ности временного интервала ведет к уменьшению длины трассы, что неприемлемо. Длина зоны плавающей длительности временных интервалов может быть изменена путем подключения со- 2п ответствующего числа разрядов двоичного счетчика 10 к входам шифратора

11. Конкретная разрядность (и длительность зоны) подбирается экспериментально или может быть предвари- 25 тельно рассчитана.

Зарегистрированные в режиме "Запись моменты поступления фотонов на устройство в режиме чтения ОЗУ передаются в ЭВМ в виде адресов временных интервалов, в которых был зарегистрирован факт поступления фотона, причем в ЭВМ происходит прибавление единицы к содержимому ячейки ЭВМ, адрес которой считывается с

35 устройства.

Момент поступления фотона определяется как

K (К=1 11ч "мико +

Ъ номер ячейки, в которой зафиксирована метка; плавающая длительность где N ч временных интервалов в ближней зоне; длительность временных л акс интервалов в дальней зоче (постоянная).

Многократное повторение цикла записи считывания приводит к тому, что в ячейках ОЗУ, ЭВМ, адреса которых определяют положение поступающих на устройс †.во фотонов относительно импульс, синхронизации, происходит формирование профиля отраженного атмосферой сигнала с точностью, временных интервалов сохраняется до уменьшения интенсивности входного потока фотоимпульсов до значения

1/i„, где Т вЂ” длительность .временного интервала вне ближней зо- fp ны, которая выбирается из необходимого пространственного разрешения измеряемого атмосферного параметра и необходимой длины трассы зондиро38 4 определяемой уровнем накопления в каждом временном интервале.

Таким образом, разделение трассы зондирования на два участка, в которых регистрация сигнала (моментов поступления фотонов) ведется с различным пространственным разрешением, позволяет значительно снизить уровень просчетов в ближней зоне даже при значительной интенсивности фотоимпульсов и увеличить точность регистрации сигнала, причем длительность временных интервалов в ближней зоне изменяется пропорционально снижению интенсивности потока входных фотоимпульсов.

Формула изобретения

Счетчик фотонов, содержащий фотоэлектрический умножитель (ФЭУ), дискриминатор, триггер фотона, оперативное запоминающее устройство (ОЗу) электронно-вычислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, триггер режима, управляемый тактовый генератор и адресный счетчик, причем ФЭУ подключен к дискриминатору, выход которого подключен к первому входу триггера фотона, схема синхронизации подключена к первым входам улравляемого тактового генератора и триггера режима, выход триггера фотона подключен к первому входу управления

ОЗУ, выход триггера режима лодключен к второму входу управляемого тактового генератора и второму входу управления ОЗУ, адресные выходы адресного счетчика подключены к адресным входам ОЗУ и к входному регистру ЭВМ, к входному регистру ЭВМ подключен информационный выход ОЗУ, один из разрядов выходного регистра

ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, информационный вход

ОЗУ подключен к шине питания, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования, Р состав устройства введены двоичный счетчик и шифратор, причем выход управляемого тактового генератора подключен к счетному входу двоичного счетчика и к первому входу шифратора выходы двоичного счетчика подклюСоставитель E.Ìàêoëêèí

Техред В.Кадар Корректор. А.Тяско

Редактор А.Лежнина

Заказ 2205/44 Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 131423 Я 6 чены к 2 — (К + 1) входам шифратора, гера фотона и к первому входу адреса его выход — к второму входу триг- ного счетчика.