Дифференциальная система стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта
Патент 1657013
Авторы
Классы МПК
Дифференциальная система стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта
Реферат
Изобретение относится к ядерной физике и предназначено для стабилизации коэффицента усиления сцинтилляционного спектрометра. Цель изобретения - повышение достоверности информации с выхода спектрометрического тракта за счет автоматического контроля положения на энергетической шкале опорного и информационного фотопиков. В устройство, содержащее детектор 1 излучения, регулируемый усилитель 2, дефференциальный дискриминатор 3, формирователь 4 сигнала ошибки, первый блок 5 сопряжения, ключи 6 и 7, счетчики импульсов 11 и 16, триггер 13, блок 19 сопряжения и первый блок 21 отображения информации, введены ключи 8, 9, 14 и 15, элемент ИЛИ 10, элемент 12 задержки, регистры 17 и 18, второй блок 20 сопряжения и второй блок 22 отображения информации, что позволяет автоматически осуществлять контроль точности привязки энергетической шкалы спектрометра к опорному излучению и контроль за положением информационного фотопика в измерительном канале. 1 ил.
Изобретение относится к ядерной физике и предназначено для стабилизации коэффициента усиления сцинтилляционного спектромера. Целью изобретения является повышение достоверности информации с выхода спектрометрическго тракта за счет автоматического контроля положения на энергетической шкале опорного и информационного фотопиков. На чертеже представлена дифференциальная система стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта, которая содержит детектор 1 излучения, регулируемый усилитель 2, дифференциальный дискриминатор 3, формирователь 4 сигнала ошибки, первый блок 5 сопряжения, первый, второй, третий и четвертый ключи 6 - 9, элемент ИЛИ 10, первый счетчик импульсов 11, элемент 12 задержки, триггер 13, пятый и шестой ключи 14 и 15, второй счетчик 16, регистры 17 и 18, второй и третий блоки 19 и20 сопряжения, первый и второй блоки 21 и 22 отображения информации и шину 23 управления. Выход детектора 1 излучения соединен с информационным выходом регулируемого усилителя 2, подключенного управляющим выходом к выходу первого блока 5 сопряжения и выходом - к выходу дифференциального дискриминатора 3. Дифференциальный дискриминатор 3 подсоединен выходом первого канала к информационному выходу первого ключа 6 и к одному входу формирователя 4 сигнала ошибки, выход которого соединен с выходом первого блока 5 сопряжения, выход второго канала - к информационному выходу второго ключа 7 и к другому выходу формирователя 4 сигнала ошибки, выходами третьего и четвертого каналов - к информационным выходам соответственно третьего 8 и четвертого 9. Выход первого ключа 6 соединен с одними выходами элемента ИЛИ 10, второго счетчика 16 и с выходом третьего ключа 8. Выход второго ключа 7 соединен с выходом четвертого ключа 9 и с другими выходами элемента ИЛИ 10 и реверсивного счетчика 16. Выход элемента ИЛИ 10 соединен со счетным выходом первого счетчика 11 импульсов, подключенного выходом к информационным выходом пятого 14 и шестого 15 ключей и к выходу элемента 12 задержки, выход которого подсоединен к обнуляющим выходам первого 11 и второго 16 счетчиков импульсов и к счетному входу триггера 13. Триггер 13 подключен единичным выходом к шине 23 управления, прямым выходом - к управляющим выходам ключей 6, 7 и 14, инверсным выходом - к управляющим выходам ключей 8, 9 и 15. Выход второго счетчика 16 соединен с информационными выходами регистров 17 и 18. Первый регистр 17 подключен выходом управления записью к выхода пятого ключа 14 и выходом - через второй блок 19 сопряжения к выходу первого блока 21 отображения информации. Второй регистр 18 подключен выходом управления записью к выходу шестого ключа 15 и выходом - через третий блок 20 сопряжения к выходу второго блока 22 отображения информации. Дифференциальная система стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта работает следующим образом. На детектор 1 излучения одновременно падает излучение опорного и информационного пиков. С выходом детектора 1 излучения импульсы напряжения, амплитуда которых пропорциональна энергии детектируемого излучения, поступают на информационный выход регулируемого усилителя 2. Усиленные импульсы подвергаются амплитудной селекции в дифференциальном дискриминаторе 3, первый канал второго настраивается на амплитуды импульсов, соответствующие энергетическому интервалу левого, второй - правого склонов опорного фотопика, а третий и четвертый каналы дефференциального дискриминатора 3 настроены на амплитуды импульсов, соответствующие энергетическому интервалу левого и правого склонов информационного фотопика. Импульсы с выходом первого и второго каналов дифференциального дискриминатора 3 опорного излучения поступает соответственно на один и другой выходы формирователя 4 сигнала ошибки, который вырабатывает управляющий сигнал, величина которого пропорциональна разности интенсивностей импульсов левого и правого склонов опорного излучения. Этот сигнал через первый блок сопряжения воздействует на коэффициент усиления регулируемого усилителя 2, что обеспечивает привязку спектрометрического тракта к фотопику опорного излучения. Одновременно импульсы, пропорциональные интервалам энергией левого склона фотопиков опорного и информационного излучений поступают соответственно на информационные выходы ключей 8 и 6, а импульсы пропорциональные интервалам энергией правого склона фотопиков опорного и информационного излучений поступают соответственно на информационные выходы ключей 9 и 7. В зависимости от состояния триггера 13 открываются ключи 6, 6 или 8, 9. Например, при единичном состоянии триггера 13 сигнал разрешения поступает с прямого выхода триггера на управляющие выходы ключей 6 и 7. В этом случае импульсы, соответствующие энергии левого и правого склонов фотопика опорного излучения, с выходов ключей 6 и 7 поступают на счетные выходы второго счетчика 16 и через элемент ИЛИ 10 на счетный выход первого счетчика 11 импульсов. Во втором счетчике 16 накапливается разность двух последовательность импульсов, соответствующих энергии левого и правого склонов фотопика. В первом счетчике 11 импульсов накапливается суммарное число N импульсов, соответствующих энергии левого и правого склонов фотопика. После заполнения первого счетчика 11 импульсов до установленного значения на выходе этого счетчика формируется сигнал окончания счета, который через третий ключ 14 (при единичном состоянии триггера 13) поступает на выход управления записью первого регистра 17, на информационный выход которого с выхода второго счетчика 16 поступает код разности и записывается на первый регистр 17. С выхода первого регистра 17 и через второй блок сопряжения 19 значение поступает на выход первого блока 21 отображения информации. Задержанный сигнал окончания счета первым счетчиком 11 импульсов с выхода элемента 12 задержки устанавливает первый 11 и второй 16 счетчики импульсов в исходное состояние и изменяет положение триггера 13 на противоположное. При этом ключи 6, 6 и 14 закрываются, а сигналом с инверсного выхода триггера 13 ключи 8, 9 и 15 открываются. С выходов ключей 8, 9 на выходы второго счетчика 16 и через элемент ИЛИ 10 на выход первого счетчика 11 импульсов поступают импульсы, соответствующие энергии левого и правого склонов информационного фотопика. После заполнения первого счетчика 11 импульсов сигнал окончания счета с его выхода поступает через открытый ключ 15 на выход управления записью второго регистра 18. Код разности с выхода второго счетчика 16 переписывается во второй регистр 18 и поступает через третий блок 20 сопряжения на выход второго блока 22 отображения информации. С выхода элемента 12 задержки сигнал окончания счета устанавливает счетчики 11 и 16 импульсов в исходное состояние и изменят положение триггера 13. Циклы измерений повторяются. При подаче сигнала на ширину 23 управления триггер 13 устанавливается в состояние, соответствующее контролю положения опорного фотопика. Если при этом на счетный выход триггера 13 поступит сигнал с выхода элемента 12 задержки, то триггер 13 не меняет своего состояния. Управления по шине 23 может быть примерно в начальный момент работы спектрометра, в период переходного процесса регулирования или коррекции коэффициента усиления спектрометрического тракта. Время накопления разности во втором счетчике 16 определяется временем tp заполнения первого счетчика 11 импульсов. Если Nл и Nпр представляют собой соответственно количество импульсов, пришедшее за время tр, левого и правого склонов фотопика, то справедливы следующее соотношения: Nл=Iлtз, Nпр=Iпрtp, N= (Iл+Iпр)tp, (1) где Iл, Iпр - интенсивности следования импульсов соответственно левого и правого склонов фотопика. Время регистрации для каждого фотопика из выражения (1) равно Регистрируемое вторым счетчиком разности равна = Nл-Nпр= (Iл-Iпр)tp или с учетом выражений (2) имеет вид Из выражения (3) следует, что регестрируемая счетчиком 16 величина разности двух последовательностей импульсов пропорциональна отношению интенсивностей левого и правого склонов фотопиков, а коэффициентом пропорциональности является емкость первого счетчика 11 импульсов. Записываемая в блок 21 отображения информация характеризует точность привязки спектрометрического тракта к фотопику опорного излучения, а записываемая в блок 22 отображения информация характеризует положение информационного фотопика по отношению границ измерительного канала дискриминатора. При этом контроль положения пиков осуществляется по "чистому" сигналу, так как в соответствии с выражением (3) величина практически не зависит от фона. Форма представления информации о величине определяется типом выбранного блока отображения информации, который может быть выполнен, например, в виде стрелочного прибора со шкалой 100 - 0 - 100 (и с нулем в середине шкалы). В этом случае в качестве блоков 19 и 20 сопряжения может быть применен цифро-аналоговый преобразователь. Величина емкости первого счетчика 11 выбирается из расчета необходимой точности контроля положения фотопика. Например, при величине N = 1000 положение фотопика фиксируется с точностью 0,1%. При этом статическая погрешность единичного контроля составляет 3,16%. Погрешность можно уменьшить, если увеличить N или осуществлять контроль по среднему значению отклонений из нескольких наблюдений. При отсутствии нарушений в работе спектрометрического тракта показания блока 22 отображения информации будут отслеживать показания блока 21 отображения информации в первоначально установленных пределах. При абсолютно точной привязке энергетической шкалы к пику опорного излучения показания блока 21 отображения информации будут равны нулю, т.е. при Nл = Nпр = 0.. Коррекцию привязки к опорному излучению осуществляется путем регулировки коэффициента усиления всего спектрометрического тракта. Если при оптимальной привязке энергетической шкалы к опорному излучению отклонение показаний блока 22 отображения информации превышает допустимые пределы, то производят коррекцию параметров спектрометрического тракта. Использование изобретения позволяет автоматически и одновременно осуществлять контроль точности привязки энергетической шкалы спектрометра к опорному излучению и контроль положения информационного фотопика в измерительном канале дискриминатора, практически, по "чистому" сигналу, что повышает достоверность данных, регестрируемых с выхода стабилизируемого спектрометрического тракта. Одновременно сокращается время, затрачиваемое на диагностику отказов спектрометра.
Формула изобретения
Дифференциальная система стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта, содержащая регулируемый усилитель, дифференциальный дискриминатор, два ключа, формирователь сигнала ошибки, два счетчика импульсов, триггер, два блока сопряжения, первый блок отображения информации, шину управления и детектор излучения, выход которого соединен с информационным входом регулируемого усилителя, подключенного управляющим входом к выходу первого блока сопряжения и выходом - к входу дифференциального дискриминатора, выходы первого и второго каналов которого подсоединены соответственно к информационным входам первого и второго ключей и к входам формирователя сигнала ошибки, выход которого соединен с входом первого блока сопряжения, триггер подключен единичным входом к шине управления и прямым выходом - к управляющим входам первого и второго ключей, выход второго блока сопряжения подсоединен к входу первого блока отображения информации, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности информации с выхода спектрометрического тракта за счет автоматического контроля положения на энергетической шкале опорного и информационного фотопиков, в него введены четыре ключа, триггер, два регистра, элемент ИЛИ, элемент задержки, третий блок сопряжения, второй цифровой индикатор, второй счетчик импульсов выполнен реверсивным, дифференциальный дискриминатор выполнен четырехканальным и подключен выходами третьего и четвертого каналов к информационным входам соответственно третьего и четвертого ключей, выход первого ключа подсоединен к выходу третьего ключа и к одним входам элемента ИЛИ и реверсивного счетчика, выход второго ключа подсоединен к выходу четвертого ключа и к другим входам элемента ИЛИ и реверсивного счетчика, выход которого соединен с информационными входами обоих регистров, выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, подключенного выходом к информационным входам пятого и шестого ключей и к входу элемента задержки, подсоединенного выходом к обнуляющим входам обоих счетчиков импульсов и к счетному входу триггера, подключенного прямым выходом к управляющему входу пятого ключа и инверсным выходом - к управляющим входам третьего. четвертого и шестого ключей, первый регистр подключен входом управления записью к выходу пятого ключа и выходом - к входу второго блока сопряжения, а второй регистр подсоединен входом управления записью к выходу шестого ключа и выходом - через третий блок сопряжения к входу второго блока отображения информации.PA4A/PA4F - Прекращение действия авторского свидетельства СССР на изобретение на территории Российской Федерации и выдача патента Российской Федерации на изобретение на оставшийся срок
Дата начала действия патента: 11.03.1997
Номер и год публикации бюллетеня: 22-1999
(73) Патентообладатель:Уральский электрохимический к-т
Извещение опубликовано: 10.08.1999