Устройство фиксации временного положения электрических импульсов

Устройство фиксации временного положения электрических импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

- "

" ;ою

О П И СА Н И "В - 81:ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сею а Советских

Социалистических

Респубики

К АВТОРСКОА4У СВИДЕТЕЛЬС е ВУ! "(61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 18.07.77 (Я ) 2509324/18-21 с присоединениене заявки ¹â€”

M. Кл.

Н 03 К 13/17

ГнсудврствнннМ нвнтет

СССР на делам нанйретеннй н нткрвтнй (23) Приоритет

Опубликовано 15,10.79 Внэллетеиь J4 38

УД K 681.325 (088.8) Дата, опубликования описания 15.10.79 (72) Авторы изобретения

В. А. Афанасьев, В. В. Данилевич и А. Ф. Чернявский

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к информационноиэмерительной технике и может быть использо. вано в анализаторах распределений временных интервалов для фиксации временного положения сигналов детекторов излучений с флуктуирующими амплитудой и длительностью фронта.

Известны устройства фиксации временного положения электрических импульсов детекторов излучений, основанные на двухпороговом методе привязки и предназначенные для сов!м!естиой работы с время-амплитудными преобразователями 111. Эти устройства используют для фиксации временного положения регистрируемых импульсов информацию о моментах пересечения ими двух уровней напряжения и характеризуются низкой точностью, а также ограниченными функциональными возможностями.

Иэ известных устройств фиксации временного положения импульсов детекторов излучений наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее цва дискриминатора с различающимися пороговыми уровнями- диСкримннатор верхнего и дискриминатор нижнего уровней, линию задержки, аналоговый сумматор, ! преобразователь время — амплитуда, включающий в себя управляемый генератор тока заряда, пакопительньтй конденсатор, истоковый повтори- тель (2).

Данное устройство предназначено для работы в анализаторах временных распределений, построенных на основе время-амплитудных преобразователей. Сущность устройства состоит в фиксации положений импульсов, задающих границы измеряемых временных интервалов, дискриминатором с заданным пороговым: уровнем, измерении крутизны упомянутых импульсов и введении соответствующей поправки в результат преобразования временного интервала основным преобразователем время-амплитуда.

Известное устройство имеет низкую точность при работе в широком динамическом диапазоне амплитуд входных импульсов, так как форма переднего фронта реальных импульсов на выходе усилителя, связывающего детектор излучения со схемой фиксации, особенно на начальном участке, существенно отличается от линейной.

Вследствие этого уже при амплитуде импульса, в несколько раэ превышающей пороговое напря6Щ>Я1

35 жение дискриминатора нижнего уровня, дискриминаторы работаюг на участках фронта различаюгцейся крутизны, причем для дискриминатора нижнего уровня крутизна ниже, чем для дискриминатора верхнего уровня. Последнее обстоятельство приводит к ошибкам измерения крутизны, так,как малые изменения амплитуды приводят к большим изменениям в моменте запуска дискриминатора нижнего уровня и, как следствие, к ошибкам компенсации и значительным результирующим погрешностям измерения временных интервалов.

Известное устройство характеризуется также ограниченными функциональными воэможностями, так как его нельзя использовать во временных анализаторах, принцип работы которых отличен от метода трансформации времяамплитуда, например, нониусных или счетно-импульсных.

Целью настояшего изобретения является повышение точности устройства фиксации временного положения электрических импульсов детекторов излучения в широком динамическом диапазоне вариаций амплитуды и расширение его

25 функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство фиксации временного положения электрических импульсов, содержашее входную клемму, соединенную ео входом линии30 задержки и со входом дискриминатора верхнего уровня, выход которого связан с первым входом дискриминатора нижнего уровня, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, а выход дискриминатора нижнего уровня соединен с первым входом генератора посто- . янного тока заряда, выход которого связан с неэаземленной обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, а также выходную клемму, дополнительно вводят последовательно

40 соединенные инвертирующий усилитель, расширитель импульсов ограничитель, аттенюатор и weмент сравнения, соединенный с выходной клеммой, а также генератор постоянного тока разряда и ключ, причем вход инвертирующего усили-:

45 теля подключен ко входу линии задержки, а второй вход элемента сравнения соединен с незаземленной обкладкой накопительного конденсатора, выходом генератора постоянного тока разряда и выходом ключа, а вход ключа соединен с вы50 ходом дискриминатора верхнего уровня, первым входом дискриминатора нижнего уровня и вторым входом генератора постоянного тока заряда.

На чертеже приведена структурная элекгри55 ческая схема устройства.

Предлагаемое устройство фиксации временного положения электрических импульсов детекторов излучений содержит входную клемму 1, 4 линию 2 задержки. дискриминатор 3 нижнего уровня, дискриминатор 4 верхнего уровня. генератор 5 тока заряда накопительного конденсатора, накопительный конденсатор 6. инвертирующий линейный усилитель 7, расширитель Я импульсов, ограничитель 9 снизу, аттенюатор 10, элемент 11 сравнениг., генератор 12 тока разряда накопительного конденсатора, параллельный ключ 13 восстановления начального уровня на. копительного конденсатора и выходную клемму 14.

Входной сигнал с клеммы 1 поступает на вход инвертируюшего усилителя 7. на дискриминатор 4 верхнего уровня и через линию 2 задержки на дискриминатор 3 нижнего уровня.

Электрическая длина линии 2 задержки выбирается таким образом, чтобы при любых (в пределах заданного диапазона) изменениях цлительности фронта входного сигнала выхоцной импульс дискриминатора 4 верхнего уровня опережал по времени импульс дискриминатора 3 нижнего уровня.

Выходной сигнал цискриминатора 4 верхнего уровня разрешает запуск дискриминатора 3, выключает ключ 13 и включает генератор 5 тока заряда, Накопительный конденсатор 6 начинает при этом заряжаться разностью токов и Tq генераторов тока 5 и 12. При срабатывании дискриминатора 3 нижнего уровня генератор 5 тока заряда включается и конденсатор 6 разряжается током генератора 12. При достижении потенциалом накопительного конденсатора 6 уровня напряжения, приложенного ко второму входу элемента 11 сравнения, на выходе последнего появляется импульс, фиксирующий временное положение входного сигнала устройства.

После формирования выходного импульса по окончании импульса дискриминатора 4 верхнего уровня ключ 13 замыкается, накопительный конденсатор 6 разряжается и устройство подготавливается к регистрации следующего входного сигнала.

В случае входных сигналов с линейным фронтом момент срабатывания tp схемы сравнения будет равен (см, фиг, 2 а) „ri.(Он eb 11 12 ОВ„ НЧК где 0„†. пороговое напряжение дискриминато- ра нижнего уровня:

0> — пороговое напряжение дискриминатора верхнего уровня; т — электрическая длина линии 2 задержки; — крутизна входного импульса;

С „— емкость накопительного конденсатора;

01, — уровень напряжения на втором входе схемы сравнения.

40 стр. 349 — 351.. --аа т* фее" ее мб ..и м"- .. ет — . гмг м ус Всего уме @ И т ее е

5 - Ю2081

Если lgm сонат, то токи Ji H Jg моЖЙО tib36* рать гаким образом, что tp не будет зависеть от крутизны импульса. Лля этого необходимо выполнение условия

Т4- Та н 5

12 Оь™%

Однако при работе с реальными сигналами полной независимости tp от крутизны получить невозможно, что обусловлено нелинейностыо переднего фронта сигналов. Влияние нелинейности фронта на точность работы схемы фиксации особенно сказывается при изменении .амплитуды регистрируемых сигналов. В случае, если крутизна фронта в области порогового напряжения

° дискриминатора нижнего уровня меньше, чем в области верхнего порогового напряжения,- увеличение амплитуды сигнала приводит к большему уменьшению задержки срабатывания дискриминатора нижнего уровня, чем в случае линейного франта. Это в свою очередь вызывает пргреш20

1 ность Ьт в определении положения выходного сигнала устройства.

Зля компенсации указанной погрешности входной сигнал усиливается и инвертируется усилителем 7, расширяется раснврителем 8 им I пульсов, ограничивается снизу органичителем 9 и через аттенюатор 10 подается на вход схемы сравнения. Таким образом, при увеличений ам» плй: туды входных сигналов опорный уровень элемента 11 сравнения будет снижаться и его задержка срабатывания будет увеличиваться, кОмспейсируя погрешность dé. Оптимальная передаточная характеристика цепи управления устййавли= вается подбором коэффициента усиления усилителя 7, пороговым уровнем ограничителя 9 и коэффициентом ослабления аттенюатора 10.

Уровень ограничения при этом устанавливается таким образом, чтобы компенсация начийЪГа ра- " " " ботать при напряжениях входных сигналов, которые соответствуют попаданию порогового напряжения дискриминатора нижнего уровня в область нелинейности фронта.

Применение в устройстве фиксации временного положения электрических -импульсов це45 пи компенсации погрешности, возникающей при изменении амплитуды входного сигнала из-за нелинейности переднего фронта регистрируемых м и е е е . г»е ° гмемумий г ll. : " - . "»емм .я вгеВФж

6 сигналов, существенно повышает точность временной привязки.

Следует также отметить, что на выходе данного устройства формируегси сигнал фиисании временного нолбиении регистрируемых Имлулео сов, а не сигнал коррекции, как в известных устройствах аналогичного назначения. Это позволяет использовать устройство с измерителями временных интервалов любого типа, и, следовательно, существенно расширяет его функциональные возможности.

Формула изобретения гг

Устройство фиксации временного положения электрических импульсов, содержащее входную клемму, соединенную со входом линии задержки и со входом дискриминатора верхнего уровня, выход которого связан с первым входом дискриминатора нижнего уровня, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, а выход дискриминатора нижнего уровня соединен с первым входом генератора постоянного тока заряда, вйход которого связай с незаземленной обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональйых возможностей устройства, в него введены последовательно соединенные инвертирующий усилитель, расширитель импульсов, ограничитель, аттенюатор и элемент сравнения, соединенный с выходной клеммой, а также генератор постоянного тока разряда и ключ, причем вход инвертирующего усилителя подключен ко входу линии задержки, а второй вход элемента сравнения соединен с незаземленной обкладкой накопительного конденсатора, выходом генератора постоянного тока разряда и выходом кйюча, а вход @7i@Ci соедийен с"вы)содом дискриминатора"верх»него уровйя, первым входом дискриминатора нижнего уровня и вторым входом генератора постоянного тока заряда.

Источники информащ4и, принятые во внимание при экспертизе

1, Е. Р. Brady, Nuclear Jnstruments and

Methods, 81, 1970, с, 280-284.

2.Nuclear. Jnstruments and Methods, 53т 1967, 6920Ч

Составитель В. Муляр

РедактоР Д. МепУРишвили ТехРед Л.Дл1ерова

Корректор М. Селехман

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

Заказ 6239/51 Тираж 1060 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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