Счетчик фотонов

 

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков. Целью изобретения является повышение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования, что достигается путем разделения трассы зондирования на два участка, в которых реализация сигнала (моментов поступления фотонов ) ведется с различным пространственным разрешением, что позволяет значительно .снизить уровень просчетов в ближней зоне, даже при значительной интенсивности фотоимпульсов , и тем самым увеличить точность регистрации сигнала. Управляемый генератор 6 временных интервалов запускается импульсом со схемы синхронизации 5, определяющим цикла регистрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает первый регистр -13 в режим Заполнен, при этом навыходе дешифратора 14 устанавливаются уровни, пропускающие тактовые импульсы на адресный счетик с управляемого тактового генератора 6 и блокирующие прохождение уменьшенных в Ы раз тактовых импульсов с выхода второго двоичного счетчика 15. Триггер режима 9 при этом устанавливает опертивное запоминающее устройство (ОЗУ) 3 в режим Запись. При этом длительность временных интервалов определяется частотой управля мого тактового г.енератора 6 и выбирается из условия фиксации в ОЗУ всех фотоимпульсов , наибольшая частота которых наблюдается в бл1-1жней зоне. 1 ил. 15 Г Л i (Л 00 ел о ел о со N)

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А2

„„SV„„1350509 (gp 4 G 01 J 1/44

1; б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(61) 1078259 (21) 4005887/31-25 (22) 07.01.86 (46) 07.11.87. Бюл. № 41 (71) Институт оптики атмосферы

СО АН СССР (72) К.Д. Шелевой (53) 621.383 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1078259, кл. G 01 J 1/44, 1983. (54) СЧЕТЧИК ФОТОНОВ (57) Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков. Целью изобретения является повышение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования, что достигается путем разделения трассы зондирования на два участка, в которых реализация сигнала (моментов поступления фотонов ) ведется с различным пространственным разрешением, что позволяет значительно снизить уровень просчетов в ближней зоне, даже при значительной интенсивности фотоимпульсов, и тем самым увеличить точность регистрации сигнала. Управляемый генератор 6 временных интервалов запускается импульсом со схемы синхронизации 5, определяющим начгло цикла регистрации входных импульсов.

Этот же импульс устанавливает первый регистр !3 в режим "Заполнен", при этом на выходе дешифратора !4 устанав ливаются уровни, пропускающие тактовые импульсы на адресный счетик с управляемого тактового генератора 6 и блокирующие прохождение уменьшенных в 11 раз тактовых импульсов с выхода второго двоичного счетчика 15. Триггер режима 9 при этом устанавливает опертивное запоминающее устройство (ОЗУ) 3 в режим "Запись". При этом длительность временных интервалов определяется частотой управляемого тактового генератора 6 и выбирается из условия фиксации в ОЗУ всех фотоимпульсов, наибольшая частота которых наблюдается в ближней зоне. 1 ил.

1350509

35

45

55

Изобретение относится к области измерений, может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и является усовершенствованием изобретения по авт. сВ.

Ф 1078259.

Цель изобретения — повышение точйости регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зонднрования.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит фотоэлектрический умножитель ФЭУ 1, дискриминатор 2, опертивное запоминающее устройство (ОЗУ) 3, 3ВМ 4, схему .5 синхронизации, управляемый тактовый генератор 6, триггер 7 фотона, адресный счетчик 8, триггер 9 режима, первый логический элемент И 10, второй логический элемент И 11, первый двоичный счетчик 12, первый регистр 13, дешифратор 14, второй двоичный счетчик 15, второй регистр 16, блок управления

БУ 17.

Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, его выход - к первому входу триггера 7 фотона и к счетному входу первого двоичного счет чика 12, выход триггера 7 фотона — к первому входу управления ОЗУ 3, его выход — к одному из разрядов входного регистра ЭВМ 4, выход схемы синхронизации 5 подключен к первым входам триггера 9 режима, управляемого тактового генератора 6 и к первому входу первого регистра 13, выход управляемого тактового генератора 6— к вторым входам триггера 7 фотона, логического элемента И 10, первого регистра 13, к входу управления первого двоичного счетчика 12 и к счетному входу второго двоичного счетчика 15, информационные выходы первого двоичного счетчика 12 — к информационным входам первого регистра 13, его информационные выходы — к информационным входам дешифратора 14, его управляющие выходы — к первым входам первого и второго логических элементов И 10 и 11, их объединенный вы— ход — к входу адресного счетчика 8, его адресный выход - к адресным входам ОЗУ 3, к входному регистру 3ВМ 4 и к входам второго регистра 16, его выходы — к соответствующим входам входного регистра ЭВМ 4, выход управления адресного счетчика 8 — к второму входу триггера 9 режима, его выход — к вторым входам управляемого тактового генератора 6 и ОЗУ 3, N разрядов выходного регистра ЭВМ 4 подключен к N входам второго двоичного счетчика 16, один из его N выходных разрядов подключен к второму входу второго логического элемента

И 11.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый генератор 6 временных интервалов запускается импульсом со схемы 5 синхронизации, определяющим начало цикла регистрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает первый регистр 13 в режим "Заполнен", при этом на выходе дешифратора 14 устанавливаются уровни, пропускающие тактовые импульсы на адресный счетчик с управляемого тактового генератора 6 и блокирующие прохождение уменьшенных в N раз тактовых импульсов с выхода второго двоичного счетчика 15; триггер 9 режима при этом устанавливает ОЗУ 3 в режим "Запись".

При этом длительность временных интервалов определяется частотой управляемого тактового генератора б и выбирается из условия фиксации в ОЗУ всех фотоимлульсов, наибольшая частота которых наблюдается в ближней зоне, а также из минимально допустимой длительности цикла записи информации (метки") в используемый тип ОЗУ. Режим "Ближняя зона" сохраняется до уменьшения интенсивности входного потока фотоимпульсов до значения

1/ Вц, где, — длительность временного интервала вне ближней зоны, которая выбирается из необходимого пространственного разрешения измеряемого атмосферного параметра и необходимой длины трассы зондирования, так как естественном„уменьшение длительности временного интервала ведет к уменьшению длиты трассы, что неприемлимо.

Длительность временных интервалов, т.е. пространственное разрешение регистрируемых сигналов вне ближней эоны может быть изменена путем подачи управляющих кодов на входы второго двоичного счетчика 15 через выходной регистр ЭВМ 4.

1350509

Поступающие на первый двоичный счетчик фотоимпульсы накапливаются в нем в .течение временного интервала, формируемого с выхода N разряда второго двоичного счетчика 15 и представляющего собой увеличенный в N раз период управляемого тактового генератора 6. В конце каждого такого временного интервала состояние первого двоичного счетчика 12 переписывается в первый регистр 13 и, в зависимости от зафиксированного в нем числа, дешифратор выдает на выходе управляющий сигнал, разрешающий прохождение на адресный счетчик тактовой частоты с управляемого тактового генератора 6 или второго двоичного счетчика 15, а именно, если в первом двоичном счетчике за время интервала счета регистрировано более одного фотоимпульса, то сохраняется режим Ближняя зона, т.е. адресный счетчик управляется от управляемого генератора. Если же в первом двоичном счетчике будет зарегистрировано число "1" или "0 1, то дешифратор переключает переключатель тактовой частоты в режим ДальНяя зона и адресный счетчик управляется от второго двоичного счетчика 15 поделенной в N pàç тактовой частотой через открытый логический элемент 11.

При этом момент, в который произошло переключение режимов, фиксируется во втором регистре и затем считывается в ЭВМ.

Коэффициент деления определяется разрядом, с которого подается тактовая частота на элемент И 11, которая выбирается, исходя из требуемого пространственного разрешения, равного +1/2 i >.

Зарегистрированные в режиме "3a- пись 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 устройства.

Момент поступления фотона определяется в виде й„=И х при поступлении фотона в ближней зоне, где И вЂ” номер ячейки, в которой зафиксирована "метка",, — длительность временных интервалов в ближней зоне, или

t„=ADR+ (N„„-ADR) ",„, 2 где ADR — длина ближней зоны, выраВ женной в количестве временных интервалов длительностью " с, Многократное повторение цикла записи-считывания приводит к тому, что в ячейках ОЗУ ЭВМ, адреса которых: определяют положение поступающих на устройство фотонов относительно импульса синхронизации, происходит формирование профиля отраженного атмосферой сигнала с точностью, опреде- . ляемой уровнем накопления в каждом временном интервале.

Таким образом, цель изобретения достигается путем разделения трассы зондирования на два участка, в которых регистрация сигнала (моментов поступления фотонов) ведется с различным пространственным разрешением, 25 Что позволяет значительно снизить уровень просчетов в ближней зоне даже при значительной интенсивности фотоимпульсов и, тем самым, увеличить точность регистрации сигнала.

Формула изобретения

Счетчик фотонов по авт. св. М -1078259, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования, в состав устройства дополнительно введены последовательно включенные первый двоичный счетчик, первый ре40 гистр деши ратор и переключатель тактовой частоты, состоящий из двух логических элементов И, объединенных по выходу, а также второй двоичный счетчик и второй регистр, причем вы45 ход схемы синхронизации подключен к первому входу первого регистра, выход управляемого тактового генератора подключен к счетному входу второго двоичного счетчика и к второму входу первого логического элемента И переключателя тактовой частоты, выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу первого двоичного счетчика, информационные выходы которого подключены к информационным входам первого регистра, его информационные вйходык информационным входам дешифратора, первый управляющий выход дешифратора

1350509

Составитель Е. Маколкин

Редактор С. Патрушева Техред Л.Олийнык

Корректор Г. Решетник

Заказ 5277/41 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 подключен к первому входу первого логического элемента И и к управляющему входу второго регистра, второй управляющий выход дешифратора подклю5 чен к первому входу второго логического элемента И, N разрядов выходного регистра ЭВМ подключены к N входам второго двоичного счетчика, выход

N-го разряда которого подключен к второму входу второго логического элемента И переключателя тактовой частоты, к входу управления первого двоичного счетчика и к второму входу управления первого регистра, выход переключателя тактовой частоты подключен к входу адресного счетчика, адресные выходы которого подключены к информационным входам второго регистра, а его выходы — к: соответствующим разрядам входного регистра ЭВМ.