Способ автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и радиационному приборостроению и применяется в радиометрической и спектрометрической аппаратурах. Цель изобретения - повышение точности стабилизации и надежности вхождения в режим стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования. В способе автоматической стабилизации, основанном на сравнении сигналов скоростей счета (СС) двух последовательностей импульсов в энергетических окнах, расположенных на склонах пика полного поглощения (ППП) симметрично отноИзобретение относится к экспериментальной ядерной физике и радиоизотопному приборостроению и может быть использовано преимущественно в радиометрической и спектрометрической аппарЭ турах с применением сцинтилляционных детекторов ионизирующего излучения. Целью изобретения является повышение точности стабилизации и надежности сительно его центра, и управлении разностным сигналом коэффициентом передачи (КП) детектирующего тракта до момента равенства сигналов СС, непрерывно сравнивают сигнал скорости счета последовательности импульсов (ССПИ), попавших выше энергетического уровня (ЗУ), расположенного выше ранее выбранного порогового уровня, с .опорным сигналом (ОС), а также с ССПИ, попавшей в окно, расположенное на более высокоэнергетическом (правом) склоне ППП, при этом, если сигнал ССПИ, попавший выше ЗУ, расположенного выше ранее выбранного уровня, меньше ОС или больше фиксированных величин отношения или разности ССПИ в окне, расположенном на правом склоне ППП, управление осуществляют разностным сигналом между ССПИ, попадающих выше ЗУ. расположенного в центре либо правее центра ППП. и ОС до момента их равенства, а в момент их равенства осуществляют переход на управление разностным сигналом между ССПИ в окнах, расположенных на склонах ППП. В устройство дополнительно введены устройства вычитания , измеритель скорости счета, два пороговых устройства, элемент памяти и два ключа. 2 с.п. ф-лы. 2 ил. вхождения в режим автоматической стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта, реализующего данный способ стабилизации; на фиг. 2 - (диаграммы а. б. в) - модели приборных О о (Я СХ) о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{я)5 G 01 Т 1/36

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

h два ключа. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4498397/25 (22) 26.10.88 (46) 30.11.92.Бюл. N 44 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии при Томском политехническом институте (72) Н.И. Башкиров (56) Авторское свидетельство СССР

М 477374. кл. 6 01 Т 1/36,.1973. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ

ДЕТЕ КТИРУЮ ЩЕ ГО ТРАКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и радиационному приборостроению и применяется в радиометрической и спектрометрической аппара. турах. Цель изобретения — повышение точности стабилизации и надежности вхождения в режим стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования. В способе автоматической стабилизации, основанном на сравнении сигналов скоростей счета (CC) двух последовательностей импульсов в энергетических окнах, расположенных на склонах пика полного поглощения (ППП) симметрично отноИзобретение относится к экспериментальной ядерной физике и радиоизотопному приборостроению и может быть использовано преимущественно в радиометрической и спектрометрической аппара-. турах с применением сцинтилляционных детекторов ионизирующего излучения.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации и надежности

Я,,; 1605805 А1 сительно его центра, и управлении разностным сигналом коэффициентом передачи (КП) детектирующего тракта до момента равенства сигналов СС, непрерывно сравнивают сигнал скорости счета последовательности импульсов (ССПИ), попавших выше энергетического уровня (ЗУ), расположенного выше ранее выбранного порогового уровня, с .опорным сигналом (ОС), а также с ССПИ, попавшей в окно, расположенное на более . высокоэнергетическом (правом) склоне

ППП, при этом, если сигнал ССПИ, попавший выше ЗУ, расположенного выше ранее выбранного уровня, меньше ОС или больше фиксированных величин отношения или разности ССПИ в окне, расположенном на правом склоне ППП, управление осуществляют разностным сигналом между ССПИ, попадающих выше ЗУ, расположенного в центре либо правее центра ППП, и ОС до момента их равенства, а в момент их равенства осуществляют переход на управление раэностным сигналом между ССПИ в окнах, расположенных на склонах ППП. В устройство дополнительно введены устройства вычитания, измеритель скорости счета, два пороговых устройства, элемент памяти и вхождения в режим автоматической стабилизации за счет введения дополнительного а контура регулирования.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта, реализующего данный способ стабилизации; на фиг. 2— (диаграммы а, б, в) — модели приборных

1605805

4 спектров применительно к различным мо- первого устройства вычитания и выработку ментам способа стабилизации коэффициен- сигнала управления коэффициентом перета передачи детектирующего тракта, дачи детектора 1 излучения.

Устройство содержит детектор 1 излуче- Изменение коэффициента передачи дения, состоящий иэ сцинтиллятора, фото- 5 тектирующего тракта, обусловленное возэлектронного умножителя и источника действием температуры, обратимых и высоковonüòíoão питания, усилитель-фор- необратимых временных дрейфов и т.д., вымирователь2, первый 3, второй 4 и третий 5 зывает смещение положения центра пика амплитудные интегральные дискриминато- поглощения приборного спектра на оси б з ю ие совместно с первой 6 и "0 энергией относительно стабильных значевторой 7 схемами антисовпадений двухка- нийуровнейсрабатывания амплитудныхиннальный амплитудный дифференциальный тегральных дискриминаторов, и дискриминатор со смежными окнами, пер- соответственно изменяется соотношение вое 8 и второе 9 устройства вычитания, из- среднего .количества импульсов в единицу меритель 10 скорости счета, измеритель 11 "5 времени в первом и втором окнах двухкаразности скоростей счета, первое 12 и вто- нального амплитудного дифференциальнорое 13 пороговые устройства, элемент 14 го дискриминатора со смежными окнами, памяти, первый 15 и второй 16 ключи и ре- При этом на выходе регулирующего элегулирующий элем ющий элемент 17. Первая схема 6 ан- мента 17, осуществляющего усреднение йте 8 тисовпадений содержит 0-триггер 18, 20 разностного сигнала первого устройства соединенный с элементом ИЛИ 19, вторая вычитания, возникает отклонение уровня схема 7 антисовпадений содержит О-триг- сигнала от установившегося значения. Это гер 20, соединенный с элементом ИЛИ 21. обуславливает соответствующее изменение

Устройство работает следующим обра- коэффициента передачи детектирующего зом. тракта до значения, при котором среднее

В становившемся режиме с первого и количество импульсов в первом и втором

У второго выходов элемента 14 памяти посту- окнах двухканального амплитудного диффепают парафазные логические сигналы на уп- ренциального,дискриминатора со смежныравляющие входы первого 15 и второго 16 ми окнами равно между собой, ключей. При этом первый ключ 15 открыт, а 30 При переходных процессах, связанных второй 16 ключ закрыт. Детектор t излуче- с включением источника питания, выведения преобразует гамма-кванты источника нием из эоны контроля и последующим ввеионизирующегоизлучения,несущиеинфор- дением в зону контроля источника мацию об интенсивности источника излуче- ионизирующего излучателя, устройство не ния и параметрах объекта контроля, в 35. может автоматически войти в режим стабиэлектрические импульсы тока, поступаю- лизации, а при быстрых изменениях паращие после предварительной обработки уси- метров объекта контроля, обуславливающих лителем-формирователем 2 на входы изменение загрузки детектора, устройство двухканального амплитудного дифференци- стабилизации может выйти из устойчивого ального дискриминатора со смежными ок- 40 состояния и не вернуться в его. Автоматиченами, образованного первь1м 3, вторым 4 и ские вхождения в режим стабилизации осутретьим 5 амплитудными интегральными ществляются дополнительным контуром дискриминаторами и первой 6 и второй 7 обратной связи, обеспечивающим при пересхемами антисовпадений. ходных процессах автоматическую стабилиОкна двухканального амплитудного 45 зацию коэффициента передачи, дифференциального дискриминатора со основанном на сравнении сигналов средних смежными окнами расположены симмет- скоростей счета последовательности имрично по левую и правую стороны относи- пульсов, попавших выше энергетического тельно центра пика полного поглощения уровня, расположенного в центре либо праприборного спектра дифференциального 50 вее центра пика полного поглощения с распределения энергии гамма-линии рабо- опорным сигналом, и воздействии разностчего либо реперного источника ионизирую- ным сигналом на коэффициент передачи дещего излучения. С выхода двухканального тектирующего тракта до момента амплитудного дифференциального дискри- сравниваемых сигналов. минатора со смежными окнами импульсы, 55 При включении напряжения питания попавшие в его энергетические окна, посту- элемент 14 памяти устанавливается в состопают через первое устройство 8 вычитания яние, при котором на его выходах будут лои открытый первый ключ 15 на вход регули- гические сигналы, поступающие на

РУ ющего элемента 17, осуществляющего ус- управляющие входы первого 15 и второго 16 реднение разностного сигнала с выхода ключей, открывающие второй ключ 16 и l605805 удерживающие в закрытом состоянии первый ключ 15. Выход второго устройства 9 вычитания через открытый второй ключ 16 соединяется с регулирующим элементом 17, образуя дополнительный контур обратной 5 связи, Регулирующий элемент 17, осуществляющий усреднение разностного сигнала второго устройства 9 вычитания, устанавливает коэффициент передачи детектирующего тракта таким, при котором сигнал 10 средней скорости последовательности импульсов, поступающих с второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 на первый вход второго устройства 9 вычитания, и опорный сигнал О,, поступающий на 15 второй вход устройства вычитания, равны и компенсируют друг друга.

Уровень опорного сигнал О с выбирается таким образом, чтобы при минимальной загрузке детектора излучения центр пика 20 полного поглощения совпадал с уровнем срабатывания амплитудного интегрального дискриминатора (фиг, 2 диаграмма а), где: N — количество регистрируемых детектором излучения импульсов; Š— энергия излуче- 25 ния; Е1, Ео, Ez — энергетические уровни дискриминации первого, второго и третьего амплитудных интегральных дискриминаторов соответственно.

При этом выполняется условие 30

3, f(E)dE = G,,1" t(E)dE = f f(E)dE

f< «(Е)0Š— f, «(Е)дЕ<М, 35

f f(E)dE или (К, f(E)dE где Ос — опорный сигнал; «(Е) — функция, 45 описывающая приборный спектр, М или К— уровень срабатывания первого порогового устройства 12.

Дополнительный контур стабилизации 50 поддерживает постоянное количество импульсов, попадающих выше уровня срабатывания второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 независимо от интенсивности источника ионизирую- 55 щего излучения, геометрии контроля и параметров объекта контроля.

При изменении загрузки детектора излучения от минимального значения до максимального рабочего значения центр пика полного поглощения захвата и вхождения в режим автоматической стабилизации основного контура обратной связи. а именно, когда центр полного поглощения совпадает либо смещен влево на оси энергии относительно уровня срабатывания второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 (фиг. 2 диаграмма б).

При этом выполняется условие Е (Е)

f P f(E)dE f f(E)dE, f f(E)dE f f(E)dE < M

fE (") или <К.

f f(E)dE

При отсутствии источника ионизирующего излучения в зоне контроля дополнительны и контур обратной связи устанавливает наибольший коэффициент передачи детектирующего тракта, заложенный с учетом максимально возможного уменьшения коэффициента передачи под воздействием дестабилизирующих факторов.

Уровень выходного сигнала измерителя l0 скорости счета после включения напряжения питания и при наличии источника излучения в зоне контроля возрастает от нуля до значения, равного уровню опорного сигнала Ос . В момент достижения выходного сигнала измерителя 10 скорости счета значения, равного уровню опорного сигнала О, второе пороговое устройство 13 изменяет свое состояние и фронтом выходного сигнала переводит элемент 14 памяти во второе устойчивое состояние, Соответственно на выходе элемента 14 памяти уровни сигналов меняются, закрывая второй ключ 16 и открывая первый ключ 15. При этом выход первого устройства 8 вычитания через открытый первый ключ 15 соединяется с входом регулирующего элемента 17, образуя таким образом основной контур обратной связи, При работе данного устройство быстрое изменение загрузки детектора излучения либо другие внешние возмущающие воздействия могут вывести систему стабилизации из устойчивого состояния. При этом, в случае, если пик полного поглощения оказывается правее уровней дискриминации первого, второго и третьего амплитудных интегральных дискриминаторов, может произойти захват основным контуром ста1605805 билиэации по провалу в спектре, например, между комптоновским излучения (фиг. 2 диаграмма в).

При этом выполняется условие

f(E)dE > Ос, f ; f(E)dE =- f(E)dE, j, t(E)dE — Уег f(E)dE > М

f(E)dE или

J ег f(E)dE

> К.

Соответственно разность средне о Количества импульсов, поступающих на г,ервый вхсд измерителя 11 разности скоростей 20 счета со схемы 7 антисовпадений и на второй вход с второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 изменяется не менее чем в два раза и превышает уровень срабатывания M или К первого порогового 25 устройства 12. При этом выходной сигнал первого порогового устройства устанавливает элемент 14 памяти в первое устойчивое состояние.

При этом уровнями упраьлж".,щих логи- 30 ческих сигналов элемента 14 памяти первый ключ закрывается, а второй ключ 16 открывается,. соединяя выход второго устройства

9 вычитания с входом регулирующего элемента 17, Дополнительный контур обратной 35 связи будет изменять коэффициент передачи детектирующего тракта до тех пор, пока не установит центр пика полного поглощения левее уровня срабатывания второго амплитудного интегральногo,цискриминатора 40

4, Соответственно выходной сигнал измерителя 10 скорости счета уменьшается до уровня, адекватного опорному сигналу, и вызывает срабатывание второго порогового устройства 13, фронтом выходного сигнала 45 которого элемент 14 памяти переходит во второе устойчивое состояние.

8 устройстве минимальная загрузка детектора излучения ограничена только статистической погрешностью сигнала, 50

Максимальное значение загрузки детектора излучения ограничено временным разрушением функциональных узлов, входяших в детяти рующий тракт.

При данном способе стабилизации ко- 55 эффициента передачи детектирующего тракта в качестве опорно о сигнала наиболее целесообразно использовать пик полного поглощения моноэнергетической или наиболее высокоэнергетической линии рабочего или реперного источника ионизирующего излучения.

Формула изобретения

1. Способ автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта, заключающийся в сравнении сигналов средних скоростей счета двух последовательностей импульсов в энергетических окнах M управлении разностным сигналом средних скоростей счета двух последовательностей импульсов коэффициентом передачи детектирующего тракта до момента равенства сигналов средних скоростей счета двух последовательностей импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и надежности вхождения в режим стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования, сравнивают сигнал средней скорости счета последовательности импульсов, попадающих выше энергетического уровня, расположенного в центре либо правее центра пика полного поглощения, с опорным сигналом, а также с сигналом средней скорости счета последовательности импульсов, попадающих в энергетическое окно, расположенное на высокоэнергетическом склоне пика полного поглощения, при этом

vðè сигнале средней скорости счета последовательности .импульсов, попадающих выше энергетического уровня, расположенного в центре либо правее центра пика полного поглощения, меньшем опорного сигнала или большем фиксированных величин отношения или разности сигналов средней скорости счета в энергетическом окне, расположенном на правом склоне пика полного поглощения, управляет коэффициентом передачи детектирующего тракта с помощью разностного сигнала между средней скоростью счета последовательности импульсов, энергия которых выше выбранного порогового уровня, и опорным сигналом до момента их равенства, а при их равенстве управляют коэффициентом передачи детектирующего тракта разностным сигналом между средними скоростями счета двух последовательностей импульсов в энергетических окнах, расположенных на склонах пика полного поглощения.

2. устройство автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта, содержащее детектор излучения с источником питания, усилитель-формирова-. тель, двухканальный амплитудный дифференциальный дискриминатор, содержащий три амплитудных интегральных дискриминатора и две схемы антисовпадений, каждая из которых состоит из 0-триггера и элемента

ИЛИ, первое устройство вычитания, регули1605805

10 рующий элемент, измеритель разности скоростей счета, причем детектор излучения через усилитель-формирователь соединен с входами первого, второго и третьего амплитудных интегральных дискриминаторов, а выход первого амплитудного интегрального дискриминатора соединен со счетным входом первого 0-триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго амплитудногоо интегрального дискриминатора соединен с установочным входом первого

D-триггера,: первым входом второго элемента ИЛИ и счетным входом второго 0триггера, а выход третьего амплитудного интегрального дискриминатора соединен с установочным входом второго D-триггера, О-входы первого и второго D-триггеров соединены с общей шиной, выход первого Отриггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого устройства вычитания, выход второго 0-триггера соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого устройства вычитания и с первым входом измерителя разности скоростей счета, а выход регулирующего элемента соединен с управляющим входом детектора излучений, от л и ч а ю щеес я тем, что, с целью повышения точности стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования, в него введены второе устройство вычитания, измеритель скорости

5 счета, два пороговых устройства, элемент памяти и два ключа, причем выход первого устройства вычитания через первый ключ соединен с входом регулирующего элемента и выходом второго ключа, а первый вход

10 второго устройства вычитания, вход измерителя скорости счета и второй вход измерителя разности скоростей счета соединены с выходом второго амплитудного интегрального дискриминатора, второй вход второго

15 устройства вычитания подключен к источнику опорного сигнала, а выход второго устройства вычитания соединен с информационным входом второго ключа, выход измерителя разности скоростей счета соединен с входом

20 первого порогового устройства, выход которого соединен с первым входом элемента памяти, а выход измерителя скорости счета соединен с входом второго порогового устройства, выход которого соединен с вторым

25 входом элемента памяти, причем первый выход элемента памяти соединен с управляющим входом первого ключа, а второй выход — с управляющим входом второго ключа, 1605805

Составитель Л.Тэлонина

Техред М.Моргентал Корректор 0. Густи

Редактор Т.Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 559 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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