Многоканальный статистический анализатор

 

т..еюз Советскнк

Социалистических

Веспублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 011179 (21) 2836589/18-24 (51}м с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

G G 7/52

Государствекнцй комитет

СССР по дмам нзобретений н открытий

Опубликовано 300981 Бюллетень ЙЯ 36

Дата опубликования описания 3009.81 (53} УДК 681. 3 (088.8) P2) Автор изобретения

А.Л.Куракин (71) Заявитель

Институт океанологии им.П, AH СССР (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к аппаратуре для статистического анализа случайных процессов, в особенности к измерению функций плотности вероятности событий, параметры которых могут быть представлены в виде электрических импульсов соответствующих амплитуд, и может быть использовано в ядерной физике, медицине, космических исследованиях, геологии и др. как для одномерного, так и многомерного анализа..

Известен многоканальный анализатор, содержащий аналого-цифровой преобразователь, регистр адреса, вход 15 которого соединен с выходом кода преобразователя, микропрограммное управляющее устройство (уу), вход запуска которого соединен с выходом "конец преобразования" преобразователя, выход".О микропрограммного сигнала "Запись" соединен с входом разблокировки преобразователя, оперативное запоминающее устройство, вход адреса которого 5 соединен с выходом регистра адреса, вход запуска считывания соединен с выходом микропрограммного сигнала

"Считывание" устройства управления Ц .

Точность многоканального анализатора характеризуется величинами ин- 30 тегральной и дифференциальной линейности. Интегральная линейность характеризует точность расположения центров каналов по отношению к линейному закону или, иначе говоря, характеризует пропорциональность между номерами каналов и соответствующими им .входными амплитудами, а дифференциальная линейность — это степень постоянства ширин каналов, измеряемая по отношению к средней ширине канала — цене деления входного аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Как интегральная,так и дифференциальная линейности анализатора являются показателями точности блока AIJII, так как только он определяет номер каналов для классификации событий. Проявляется дифференциальная нелинейность (в отличии от интегральной) только при статистическом анализе,т.е. после накопления достаточного количества измерений. Следует подчеркнуть, что, хотя дифференциальная нелинейность по своей физической природе является погрешностью АЦП, эта погрешность выявляется только прн статистической сортировке результатов измерения с помощью накопителей цифровой информации или аналогичных им приборов

868789

5S

60 б5 и систем сбора данных, в которых осуществляется сортировка достаточно большого количества результатов измерений. И в этом смысле дифференциальная нелинейность специфична для многоканального анализатора в целом.

Таким образом, недостатком такого многоканального статистического .анализатора является дифференциальная Heëèнейность

Наиболее близким к предлагаемому является многоканальный статистичес™ кий анал и з ат ор, содержащий расширитель импульсов, трехвходовую схему сравнения (СС), первый вход которой соединен с выходом расширителя импульсов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого соединен с вторым выходом СС, устройство формиров ания кода, вход управления кодом которого соединен с выходом СС, выход кода соединен с входом ЦАП, регистр адреса (РА), вход которого соединен с выходом устройства формирования,кода микропрограммного управляющего устройства, выход "запись" которого соединен с входом разблокировки устройства формирования кода, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (2з.

Известный анализатор обеспечивает измерения амплитудных спектров с дифференциальной нелинейностью в 1%, Однако в ряде случаев, например, при измерении спектров с относительно узкими и близко расположенными пиками, желательны меньшие дифференциаль ные нелинейности. Кроме того, имеющие место потери информации вследствие "дырок" на измерительной шкале анализатор а, которые нежелательны вообще, в ряде измерений могут быть принципиально недопустимыми, например, при измерении узколинейчатых спектров.

Таким образом, основными недостатками известного .статистического анализатора являются потери информации от прерывности измерительной шкалы и относительно большая дифференциальная нелинейность.

Цель изобретения — повышение точности эа счет устранения потерь информации от прерывистости измерительной шкалы и улучшение дифференциальной линейности.

Поставленная цель дотигается тем, что в многоканальный статистический анализатор, содержащий первый .пиковый детектор, информационный вход которого является входом анализатора, а выход соединен с первым входом схемы сравйения, второй вход которой соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, разрядные входы которого подключены к разрядным выхо дам блока формирования кода, управляющий вХод которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход "конец преобразования" подключен к входу стробирования регистра адреса не-. посредственно, а через первый элемент задержки — к входу считывания оперативного запоминающего устройства, информационные вход и выход которого подключены соответственно к выходу и входу становки регистра числа, адресный вход оперативного запоминающего устройства соединен с выходом

10 регистра адреса, информационный вход которого подключен к разрядным выходам блока формирования кода, введены преобразователь напряжения в код, второй пиковый детектор, второй элемент задержки и дифференциальный усилитель, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход подключен к информационному входу второго пикового детектора, выход которого соединен с информационным входом преобразователя напряжения в код, информационный выход которого подключен к информационному входу регистра числа, а выход "конец преобразования" подключен к входу сложения регистра числа непосредственно, а через ВТорой элемент зацержки — к входу запи си оперативного запоминающего устройства, к входу сброса первого пикового детектора и к входу блокировки блока формирования кода, при этом вход сброса второго пикового детектора и вход блокировки преобразователя напряжения в код объединены и подключены к выходу "конец преобразователя" блока формирования кода.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого многоканального статистического анализатора.

4р Анализатор содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 1, регистр 2 адреса, регистр 3 числа, пиковый детектор 4, схему 5 сравнения, цифроаналоговый преобразова-, тель б, блок 7 формирования кода, дифференциальный усилитель 8, второй. пиковый детектор 9, преобразователь

10 напряжения в код, первый элемент

11 задержки, второй элемент 12 задержки, выход 13 "конец преобразова5Р .ния", вход 14 блокировки.

Анализатор работает следующим образом.

Входной импульс, поступающий на вход анализатора, фиксируется по его максимуму детектором 4 входных импульсов. Зафиксированное напряжение амплитуды импульса поступает на первый вход схемы 5 сравнения, на второй вход которой воздействует выходное напряжение преобразователя 6. Выходной сигнал схемы 5 сравнения, представляющий собой логический сигнал знака разности уровней напряжения, воздействующих на нее первый и второй

868789

)0 !

30

65 входы, поступает на вход управления кодом блока 7.Блок 7 формирования кода

Йодбирает код, аналог которого — выход цифроаналогового преобразователя

6, — c точностью до ширины канала и равен измеряемому напряжению. Об окончании процесса измерения блок 7 сигнализирует выдачей (выход 13) сигнала .".конец преобразования", под воздействием которого на вход стробирования регистра 2 адреса записывается код номера канала, поступающий в это время с выхода блока 7 на вход регистра 2. Сигнал "конец преобразования" поступает также на вход сброса второго пикового детектора 9 импульсов и на вход блокировки преобразователя 10, приводя их в состояние готовности для фиксации и измерения амплитуды внутреннего импульса схемы. Кроме того, тот же сигнал "конец преобразования" с выхода 13 блока 7 подается на первый элемент 11 задержки, и с его выхода поступает на вход запуска считывания оперативного запоминающего устройства 1, вызывая считывание из

ОЗУ 1 в регистр 3, имеющегося в адресе (канале), код которого был занесен перед этим в регистр Z адреса.

Дальнейшие операции, связанные с учетом входного события, в предлагаемом анализаторе, составляют принципиальное отличие.

Через промежуток времени, достаточный для переписывания номера канала из блока 7 в регистр 2 адреса и приведения в состояние готовности второго пикового детектора 9 и преобразователя 10, блок 7 увеличивает код на своем выходе на единицу. В соответствии с этим напряжение на выходе преобразователя 6 изменяется на ширину канала, в который попала измеренная амплитуда. Это скачкообразное (ступенчатое) изменение напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 6 поступает на вход дифференцирующего усилителя 8, на выходе которого возникает импульс, амплитуда которого пропорциональна скачку на выходе преобразователя б, т.е. шнрине канала. Этот импульс фиксируется по амплитуде вторым детектором 9, с выхода которого напряжение поступает на вход преобразователя 10 напряжения в код (обратно-; пропорциональный код). По готовности этого кода на выходе "конец преобразования" преобразователя 10 возникает сигнал "конец преобразования", поступающий на вход стробирования сложения регистра 3 числа. В результате к содержимому регистра 3 добавляется код, обратно-пропорциональный ширине канала, к которому относится учитываемое событие. Далее через время задержки, определяемое вторым элементом 12 задержки, увеличенное содержимое регистра 3 возвращается в ОЗУ 1 под воздействием выхода элемента 12 на вход э апуска записи ОЗУ 1, и тем же задержанным импульсом сбрасываются (разблокируются) пиковый детектор 4 и блок 7 формиров ания кода. После этого,ан ализ атор готов к обработке следующего импульса. Увеличение точности за счет устранейия потерь событий и уменьшения дифференциальной нелинейности в предлагаемом анализаторе достигается за счет того, что в нем учитываются все события, коды которых определены (т.е. устраняются потери), кроме того, события регистрируются не

Ю в виде добавляемых в каналы единичек а в качестве дробных чисел, учитывающих относительную вероятность попадания события в данный канал. Действительно, чем канал шире, тем чаще попадают в него события, однако, поскольку каждое из них представляет— ся величиной, обратно пропорциональной ширине канала, то влияние неравномерности ширин каналов на вид спектра устраняется, — спектр становится дифференциально линейным.

Формула изобретения

Многоканальный статистический анализатор, содержащий первый пиковый детектор, информационный вход которого является входом анализатора, а выход соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом цифроанало гового преобразователя, разрядные входы которого подключены к разряд-. ным выходам блока формирования кода, управляющий вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход

"конец преобразования" подключен к входу стробирования регистра адреса непосредственно, а через первый элемент задержки — к входу считывания оперативного запоминающего устройства, информационные вход и выход которого подключены соответственно к выходу и входу установки регистра числа, адресный вход оперативного запоминающего устройства соединен с выходом регистра адреса, информационный вход которого подключен к разрядным выходам блока формирования кода, отличающийся тем, что, с целью .повышения точности, содержит преобразователь напряжения в код, второй пиковый детектор, второй элемент задержки и .дифференциальный усилитель, вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя напряжения в код, информационный выход которого подключен к информационному входу регистра числа, а выход "конец пре868789

Составитель Э.Сечина

Техред Л.Пекарь, Корректор M,Äåì÷èê

Редактор Е.Дичинская

Заказ 8331/72 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 образования" подключен к входу сло- жения регистра числа непосредственнО, а через второй элемент задержки к входу оперативного запоминаюшего устройства, к входу сброса первого пикового детектора и к входу блокировки блока формирования кода, при этом вход сброса второго пикового детектора и вход блокировки преобразователя напряжения в код объединены и подключены к выходу "конец преобразования" блока формирования кода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Царегородцев М.H. Ядерная электроника. M. 1968, ч.2, с.132

13 5.

2. Franz K„Schu1r I., НАС-NRC Pub1i cat i ons, 1184, Washington, 1964, 172.