Устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта

 

Изобретение откосится к экспериментальной физике, а именно к спекта г . - jf sis i iBasK мш -MS .«г. pot-г грическон аппаратуре. Цель изобретения - увеличение быстродействия при мальк эагрузк-тх спектрометрического тракта, В устройство, содержащее два блока выбора цифровых окон 1 и 2, реверсивные счетчики 3 и 13 и циф роаналоговый преобразователь 14, введены счетчик 4, четыре ключа 5-8, четыре элемента ИЛИ 9 - 12 и компаратор 15 частоты. При низких загрузках спектрометрического тракта компаратор частоты 15 отключает систему статистической обработки, состоящую из блоков 3S 45 И и 12. Стабилизатор коэффициента усиления спектрометри- - ческого тракта работает без ста тисти- { ческой обработки сигналов„ 1 нл.

СОЮЗ СОЭЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

;51;5 С а1 «Т1 - ПИОАНЙЕ ИЗ,.ЭБРО ПЩИД -1 АЬ =ОРСЙОМУ СВИДЕТЬ!==(АЗУ гулируемый усилитель 17, амплитудный дискриминатор 18 и регистрирун1щий блок 19 а также регулируемый источ. ник питания 20, выход которого соединен с детектором излучения 16. Уп- равляющий вход регулируемого усипите- ля !7 является управляющим входом трс ктя„ второи Выход амплитудного дискриминатора 18 является информационным выходом тракта, соединенный с входами блоков выбора цифровых окон

1.и 2, выходы которых пОдсоединены к а соответствующим входам реверсивного счетчика 3, входам элемента ИЛИ 11 и .информационньм входам соответственно ключей 7 и 8. Компаратор частоты 15 подключен входом к выходу элемента

ИЛИ 11 и счетному входу счетчика 4, инверсйым выходом — к управлякхцим

; ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ1ТИЯМ г1РИ ГННТ СССР

3 (46) 23. О4. 91 = Ьюл, И- 15 (Z1) 4208517/2; ,22) 16.03.87 (72) B. А, Артемьев,, С, 10. Васильев и Ла И йаоуни (53) 535,232,61(О88.8) (56) гвторско= свидетельство СССР

У 89О29О кл., (О1 7 l,/4O,. 1981.

Волков A, 11. Системы стабилизации спектрометров ядерногo излучения.

Прикладная ядерная спектроскопия.

N.. 197Î, вып I c 179, рис. 6. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЩИ КОЭФФИЦИЕИТА УСИЛЕИИЯ СПЕКТРОЬЕТРИЧЕСКОГО ТРАКТА (57) Изобретение относится к зкслериментальной физике,, а именно к спектИзобретение относится к экспериментальной физике.„ а именно к спектрометрической аппаратуре, Цель изобретения — увеличение быстродействия при малых загрузках спектрометрического тракта.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для стабилизации коэффициента .Усиления спектрометрического тракта.

Устройство содержит блоки выбора цифровых окон 1 и 2, реверсивный счетчик 3 счетчик 4, ключи 5 — 8, элементы ИЛИ 9 — 12, реверсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14 и компаратор 15 частоты.

Стабилизирующий спектрометрический тракт содержит последовательно соединенные детектор излучения 16, реМ рометрической аппаратуре. Цель изобретения — увеличение бь;с тродействия при малых загрузках спектрометрического тракта. В устройство, содержащее два блока выбора цифровых окон 1 и

2, реверсивные счетчики 3 и 13 и цифроаналоговый преобразователь 14, введены счетчик 4, четыре ключа 5 — 8, четыре элемента ИЛИ 9 — 12 и компаратор 15 частоты. При низких загрузках слектрометрического тракта компаратор частоты 15 отключает систему статистической обработки, состоящую из блоков 3, 4, 11 и 12. Стабипизатор коэффициента усиления спектрометрического тракт" работает без статисти- ф ческой обработки сигналов. 1 ил. з 14824 . входам кл1очей 7 и 8, а прямым выхо дом - к управляющим входам ключей 5 и 6. Реверсивный счетчик 3 подключен выходами к информационным входам соответственно ключей 5 и 6 и соответственно первому и второму входам элемента ИЛИ 12, подсоединенного третьим входом к выходу счетчика 4, а выходом — к обнуляющим входам реверсивного счетчика 3 и счетчика 4. Выходы ключей 5 и 6 соединены с одними входами соответственно элементов

ИЛИ 9, 10, а выходы ключей 7 и 8 — с другими входами элементов ИЛИ 9 и 10, !5 выходы которых подсоединены к соответствующим входам реверсивного счетчика 13, подключенного выходами к соответствующим входам ц11фроаналогового преобразователя 4, выход которо- 20 го соединен с ипфорь1ационным входом сиектрометрического тракта, устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта работает следующим образом. ; 25

Блоки выбора цифровых окон 1 и 2 селектируют импульсы с выхода амплитудного дискриминатора, соответствующие левому и правому склону исследуемого фотопика. Импульсы с выхода блоков выбора цифровых окон 1 и 2 по . ступают на соответствующие входы ре, версивного счетчика 3 а через эле: мент ИЛИ 11 — на счетный вход счет, чика 4 и вход компаратора 15 частоты. При высокой загрузке спектромет рического тракта .компаратор 15 частоты подключают блоки 3, 4, 11, 12, осуществляющие статистическую обработку импульсов. При этом сигнал с . инверсного выхода компаратора 15 частоты поступает на управляющие входы кл1оЧей 7 и 8, размыкая их, а сигнал с прямого выхода компаратора частоты 15 — на управляющие входы ключей

5 и 6, замыкая их. Счетчик 4 накапливает импульсы с выходов блоков цифровых окон 1 и 2 до тех пор, пока не и будет достигнуто в счетчике 4 число

Й, при этом импульс с его выхода че- 50 рез элемент ИЛИ 12 устанавливает в . исходное состояние счетчик 4 и реверсивный счетчик 3 и счет начинается сначала. Емкость реверсивного счетчика 3 выбирают, например, равной 55

2 1й. Импульс с одного из выходов реверсивного счетчика 3 появляется тогда, когда разность между количест

F т а, и где F — эквивалентное разрешение детектора излучения 16 кэВ, а — величина единичной коррекции, кэВ;

n " суммарная скорость счета в цифровых окнах, Гц.

Для стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта со статистической обработкой импульсов выражение (1) принимает вид

1 (2) где q ..-- коэффициент преобразования схемы статистической обработки импульсов, Статистическая обработка импульсЬв — это нелинейное преобразование .

Коэффициент q при нормальном распределении носит вероятностный характер, принимая значения в зависимости от разности скоростей счета в цифровых окнах, т.e. q f (и1, п ). Минимальное значение этого коэФфициента будет

q N, когда во время заполнения счетчика 4 одна из скоростей счета п (илн п1) в одном из цифровых окон

26 4

ВоМ импульс<>в н цифровых окнах за время заполнения счетчика 4 превьппает число Й . Этот импульс через открытый кхпоч 5 (или 6) и через элемент

ИЛИ 9 ипи элемент ИЛИ 10 поступает на один из входов реверсивного счетчика 13 и одновременно через элемент

ИЛИ 12 устанавливает счетчик 4 в реверсивный счетчик 3 в исходное состояние. Счет начинается сначала. Число, накопленное в реверсивном счетчике

13, линейно преобразуется цифроаналоговым преобразователем 14 в управляющее напряжение и поступает на управляющий вход спектрометрического тракта, управля1ощий вход регулируемого усилителя 17 интегрируемого источника питания 20, изменяя коэффициент усипения спектрометрического тракта, замыкает кольцо автоподстройки. Постоянную времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта без статистической обработки импульсов можно представить выражением

lim q — л п — е п

Постоянная времени стабилизатора 10 коэффициента усиления спектрометрического тракта обратно пропорциональна суммарной скорости счета в цифровых окнах, если предположить, что за некоторой промежуток времени величины 15

F и а постоянны. Следовательно, при больших загрузках спектрометрического тракта постоянная времени будет мала, а с применением статистической обработки импульсов в соответствии с вы- 20 ражением (2) возрастает, не ухудшая его аппаратурной погрешности. В этом случае статистическая обработка импульсов уменьшает Флуктуации положения

Фотопика нз-за действйя системы автоподстройки н снижает статистическую составляющую погрешности информации, получаемой с выхода стабилизируемого спектрометрического тракта. При низких загрузках спектрометрического 30 тракта постоянная времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта увеличивается, при этом статистическая обработка импульсов, попавших в амплитудные окна, не имеет смысла, так как быстродействие стабилизатора уменьшается быстрее, чем снижаются Флуктуации положения фотопика из-за действия системы автоподстройки. Поэтому при низких за- 40 грузках спектрометрического тракта компаратор частоты 15 отключает блоки статистической обработки импульсов от .устройства стабилизации, при этом сигнал с инверсного выхода компарато- 4я г ра частоты 15 поступает на управляющие входы ключей 7 и 8, замыкая их, а сигнал с прямого выхода компаратора частоты 15 поступает на управляющие входы ключей 5 и 6, размыкая их. Импульсы, попавшие в цифровые окна, поступают через замкнутые ключи 7, 8 и соответствующие элементы ИЛИ 9, 10. на входы реверсивного счетчика 1Э беэ статистической обработки.- Прк этом величина постоянной времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта определяется выI

50 будет равна нулю, При и) = п коэффициент q будет стремиться к бесконечности

14 824 26 ражением (1), что и обеспечивает вы" сокое его быстродействие.

Использование изобретения обеспе5 чивает повышение быстродействия уст

1ройства для стабилизации коэффициента усипения спе ктроме триче ского тракта при низких загрузках спектрометрического тракта при одновременном снижении статистической составляющей по-! грешности при высоких его загрузках. формула из об ре те к ия

Устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта, содержащее два блока цифровых окон, два реверсивньпс счетчика и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с óïравляющии входом спектрометрического тракта, подключ енного информационным выходом к входам блоков выбора цифровых окон, выходы которых подсоединены к соответствующим входам первого ре-.. версивного счетчика, о т л и ч .а— ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия при малых saгрузках спектрометрического тракта, в него введены четыре ключа, четыре элемента ИЛИ, счетчик и частотный компаратор, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ и счетному входу счетчика,. прямым выходом - к управляющим входам первого и второго ключей и инверсным выходом — к управляющим входам третьего и четвертого ключей, информационные входы кото1 рых соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ и выходамк соответственно первого и второго блоков выбора цифровых окон, первый реверсивный счетчик подключен вькодамк к информационным входам соответственно первого и второго ключей и первому и второму входам второго элемента

ИЛИ, подсоединенного третьим входом к выходу счетчика, а выходом -. к обнуляющим входам счетчика и первого реверсивного счетчика, выходы первого и второго ключей соединены с од-. ними входами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, подклю-:

1 ченных другими входами к вьмодам. соответственно третьего и четвертого ключей, а выходами - к соответству шщим входам второго реверсивного счетчика, выходы, которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя.

1482426

Составитель В. Костнжин

Редактор Т, lllarosa Техред И;Дидых Корректор И. Король Заказ 1899, Тнращ 3)l, йодлнсное

В} КИПИ;Гос дЪрстуенного .комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f1303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф МЮЮ Ю Э Ю

Пфоиаводстненно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10l