Спектрометрический преобразователь временных интервалов

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (11) 536452 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.05.75 (21) 2133905/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл. -

G 01 Т 7/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано25.11.76.Бюллетень ¹43 (53) УДК 543.42.062 (088.8) (45) Дата опубликования описания 19.01.77 (72) Авторы изобретения № И. Демчук, С, М. Дмитриев, А. В, Потапов и А. Ф, Чернявский

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им, В, И. Ленина (71) Заявитель (54) СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для использования в экспериментах по исследованию временных характеристик быстропротекаюших физических процессов.

В частности преобразователь может использоваться при совместной работе со стандартным многоканальным анализатором в спектрометрии ядерных частиц по времени пролета, при исследовании времени жизни метастабильных состояний, времени жизни элементарных частиц, радиоактивного распада, при изучении кинетики флуоресценции и радиолюминесценции и т.д.

Известны спектрометрические преобра- 15 зователи временных интервалов со статической линеаризацией неоднородностей шкалы, которые используются при работе с шагом квантования исследуемых времен«о ных интервалов 10 сек. 20

Сущность метода статистической линеаризации шкалы в данных устройствах состоит в том, что исследуемый временной интервал между старт- и стоп-сигналами, поступающими по двум автономным кана- 25 лам, измеряется не непосредственно путем линейного заряда или разряда конденсатора, а представляется суммой (ра постыл) двух псевдослучайных временных интервалов „и т 2, границы которых фиксируются с одной стороны — входными старт- и стоп-импульсами, а с другой - случайным по фазе сигналоМ дополнительного генератора. Оба указанных псевдослучайных временных интервала параллельно анализируются двумя идентичными преобразователями время-амплитуда, а окончательный результат измерений формируется как сумма или разность выходных сигналов обоих преобразователей в зависимости от того, где располагается случайный сигнал: между старт или стопсигналами или после стоп-сигнала.

Известен преобразователь временных интервалов со статической линеаризацией неоднородностей временной шкалы, в кс» тором в качестве дополнительного генератора импульсов, случайных по фазе относительно входных старт- или стоп-сигналов, применяется работающий в непрерыв

536452

55 оО ном режиме высокочастотный генератор периодической серии импульсов pl).Однако этот преобразователь временных интервалов не обеспечивает эффективного подавления неоднородностей временной шкалы, которые обусловлены компонентами спектра когерентных со старт-сигналами помех (переходных процессов и наводок, действующих в измерительных цепях прибора), кратными по частоте серии импульсов дополнительного генератора. Период серии импульсов дополнительного генератора выбирается, как правило, нескопько большим максимального интервала корреляции функции неоднородностей временной шкалы, величина которого дпя современных спектрометрических преобразователей временных интервалов лежит в области

10-50 нсек. С учетом этого фактора частота серии импульсов дополнительного генератора вь.бирается в диапазоне 20100 Мгц, При работе с такими относительно высокими частотами и пикосекундным временным разрешением (со значительным коэффициентом преобразования исследуемых временных интервалов) даже тщательная экранировка не позволяет полностью устранить воздействие высокочастотных наводок на измерительнь е „ .пи преобразователей время амплитуда и таким образом существенно ослабить обусловленные ими неоднородности временной шкалы.

Известен спектрометрический преобразователь временных интервалов со статической линеаризацией шкалы, содержащий источник входных старт- и стоп-сигналов, две схемы селекции стоп-сигналов, две линии задержки, генератор случайных задержек сигнала, преобразователи времяамплитуда и схему вычитания, компаратор (2). Генератор случайной задержки сигналов собирается на генераторе пилообразного напряжения с внешним запуском от входных старт-сигналов и генераторе случайно изменяющегося напряжения.

Однако открытый вход со стороны источника стоп-сигналов существенно ограничивает область применения устройства; в частности, оно не может использовать ся в широко распространенных случаях случайного входного потока стоп-сигналов

ВысОкОЙ интенсивности3 УстрОйстВО не обеспечивает эффективного подавления временной шкалы, обусловленных когерент ными со старт-сигналами паразитными переходными процессами и наводками, имеющими место в схемах селекции сигналов; имеются значительные потери во временном разрешении, обусловленные операцией статистического разравнивания неоднородностей шкалы.

Цель изобретения — повышение линейности временной шкалы и загрузочной способности.

Достигается это благодаря тому, что выход схемы селекции стоп-сигналов подключен к входу генератора случайных задержек сигналов, а выход посл диего подключен к первым входам обоих преобразователей время-амплитуда, служащим для фиксации псевдослучайных временных интервапов, при этом вторые входы этих преобразователей подключень через автономные линии задержки к выходам генераторов старт- и стоп-сигналов.

На чертеже представлена схема описываемого спектрометрического преобразователя временных интервалов пикосекундного разрешения со статической линеаризацией шкалы, Предлагаемый спектрометрический преобразователь содержит источник стартсигналов 1, источник 2 стоп-сигналов

1 схему 3 селекции стоп-сигналов, состоящую из формирователя 4 строб-импульса, длительностью которого задается рабочий диапазон измерений исследуемых временных интервалов, и клапана 5, соединенных между собой двухсторонней связью; связь в направлении 4-5 служит для открывания строб-импульсам клапана 5, а связь в направлении 5 - 4 служит для обрыва строб-импульса в момент появления на выходе клапана 5 стоп-сигнала; генератор 6 случайной задержки сигналов, содержащий генератор 7 пилообразного напря жения с внешним запуском, генератор 8 случайно изменяющегося напряжения и компаратор 9; преобразователь 10 время-ал+плитуда для анализа временных интервалов 71=7..3-. (Т+Тс ) = 71-г преобразователь 11 время-амплитуда для анализа временных интервалов Г = Г - линии

2 л.3. с задержки 12 и 13 с электрической длиной Г1, схему линейного вычитания 14.

Описываемое устройство работает следующим образом.

Синхронно со старт-импульсом с выхода источника старт-сигнапов запускается формирователь 4 строб-импульсов, формирующий прямоугольный импульс, длительностью которого задается рабочий времеььной диапазон; строб-импульс разрешает прохождение стоп-сигнала с выхода источника 2 стоп-сигнала через клапан 5. Временная задержка стоп-сигнала в клапане 5

5364. имеет компонент 4 Г, зависящий от иэмеряемого временного интервала 5, который возникает из-за всегда имеющих место вреальных схемах модуляций вершины стробимпульса когерентными со стартсигналом переходными процессами и наводками. Если в известных преобразователях временных интервалов зависимость д от Г однозначно приводит к ухудшению дифференциальной линейности шкалы и временно- р го разрешения, то в предложенном преобразователе величина д Г совместно со случайной временной задержкой сигнапов

Г в генераторе случайной задержки 6

r (ф = д C+ С ) дифференциально исключаеч g Г ся щри вычитании сигналов двух преобразователей врем -амплитуда 10 и 11.

Выделенный клапаном 5 стоп-сигнал запускает генератор 7 пилообразного напряжения, выход которого подается на M один из двух входов компаратора 9. На другой вход компаратора поступает низкочастотный сигнал с выхода генератора 8 случайно изменяюшегося напряжения, в качестве которого при случайном потоке сигналов с успехом могут использоваться и периодические низкочастотные генераторы треугольной ипи синусоидальной формы. В момент сравнения напряжения на обоих входах компаратора, на его выходе

30 формируется сигнал, случайный по фазе относительно старт и стоп-сигналов; этот сигнал запускает оба преобразователя время-амплитуда 10 и 11, в результате чего

Зб в обоих преобразователях начинается линейный заряд накопительных конденсаторов, который обрывается в момент появления задержанного старт-сигнала на выходе линии задержки 12 (для преобразователя 10) и в момент появления задержанного стоп-сигнала на выходе линии задержки 13 для преобразователя 11, Таким образом, изменение потенциала на накопительных конденсаторах преобразователей 10 и ll а следовательно и амплиту52

6 ды их выходных импульсов будут пропорциональны соответственно временным интервалам 1 = л.ь + с и

С выхода обоих преобразователей 10 и 11 импульсы одновременно поступают на входы схемы линейного вычитания 14, формируюшей на выходе окончательный результат измерений. Выход схемы линейного пропускания можно непосредственно соединить с входом стандартного многоканального амплитудного анализатора, который в этих случаях является конечным каскадом системы группировки выборок измеряемых аналоговых величин.

Формула изобретения

Спектрометрический преобразователь временных интервалов пикосекундного разрешения со статистической линеаризацией шкалы, содержащий источник входных старти стоп-сигналов, схему селекции стопсигналов, генератор случайных задержек сигналов, две линии задержки, два преобразователя время-амплитуда и схему вычитания, отличающийся тем,что, с целью повышения линейности временной шкалы и загрузочной способности, выход схемы селекции стоп-сигналов подключен ко входу генератора случайных задержек сигналов, а выход последнего подключен к первым входам обоих преобразователей время-амплитуда, служащих для фиксации псевдослучайных временных интервалов, при этом вторые входы этих преобразователей, подключены через автономные линии задержки к выходам генераторов старти стоп-сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Маталин П. А. Электронные методы ядерной физики, М, Атомиздат, 1943 r., стр. 255-263.

2. Nucfeav Jns

536452

Составитель Ю. Пятков

Техред О. Луговая Корректор И. Гоксич

Редактор Е. Гончар

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5655/293 Тираж 690 Подписное

LIHNNIIN Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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