CS276748B6

CS276748B6 - Device for numerical measurement of pulse rate

Info

Publication number: CS276748B6
Application number: CS189689A
Authority: CS
Inventors: Jozef Doc Ing Csc Sabol
Original assignee: Cvut Fakulta Jaderna A Fyzikal
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1992-08-12
Also published as: CS8901896A1

Abstract

Číslicově řízený generátor (4) ja ovládán pomocí vyrovnávací paměti (3), jejíž stav odpovídá stavu čítače (2) impulsu, který tento čítač (2) impulsů zaujme po piříchodu vstupního impulsu. Informace o měřené četnosti impulsů je zobrazena zobrazovací jednotkou (5). Ta snímá stav vyrovnávací paměti (3), přičemž výsledný údaj číslicové zobrazovací jednotky (5) je korigován na velikost přírůstku čítače (2) impulsů v důsledku působení vstupních impulsů. Každý přicházející z vstupních impulsu vyhodnocovaného sledu nepravidelně rozložených impulsů způsobí zvýšení stavu tohoto čítače (2) o konstantní přírůstek. Zároveň se stav tohoto čítače (2) snižuje pravidelně rozloženými impulsy vždy o jadnotku, přičemž četnost těchto impulsů v každém časovém intervalu je dána okamžitým stavem tohoto čítače (2). Četnost vyhodnocovaného sledu impulsů je v přímé relaci s okamžitým stavem čítače (2) impulsů.The digitally controlled generator (4) is controlled by means of a buffer memory (3), the state of which corresponds to the state of the pulse counter (2), which this pulse counter (2) assumes after the arrival of the input pulse. Information about the measured pulse frequency is displayed by the display unit (5). This reads the state of the buffer memory (3), while the resulting data of the digital display unit (5) is corrected to the size of the increment of the pulse counter (2) due to the action of the input pulses. Each incoming input pulse of the evaluated sequence of irregularly distributed pulses causes the state of this counter (2) to increase by a constant increment. At the same time, the state of this counter (2) is always reduced by one unit by regularly distributed pulses, while the frequency of these pulses in each time interval is given by the instantaneous state of this counter (2). The frequency of the evaluated sequence of pulses is in direct relation to the instantaneous state of the pulse counter (2).

Description

Vynález sc týká zařízení pro číslicové měření četnosti impulsů, a to především četnosti statisticky rozložených impulsů. Vynález řeší problém týkající se zejména oblasti detekce a vyhodnocení ionizujícího záření.The invention relates to a device for the digital measurement of the pulse frequency, in particular the frequency of statistically distributed pulses. The invention solves a problem relating in particular to the field of detection and evaluation of ionizing radiation.

Stanovení četnosti impulsů odebíraných na výstupu detekčního zařízení patří k základním měřením, s nimiž se setkáváme v experimentální jaderné fyzice a četných jejích aplikacích. K těmto účelům se nejčastěji používají analogové nebo číslicové měřiče četnosti. Vzhledem k vyšší stabilitě, přesnosti a také lepší možnosti přímé návaznosti na výpočetní techniku při zpracování výsledků měření vykazují číslicové měřiče četnosti oproti analogovým měřičům četnosti řadu předností.Determining the frequency of pulses taken at the output of the detection device is one of the basic measurements that we encounter in experimental nuclear physics and its numerous applications. Analog or digital frequency meters are most often used for these purposes. Due to higher stability, accuracy and also better possibilities of direct connection to computer technology in the processing of measurement results, digital frequency meters have a number of advantages over analog frequency meters.

Jsou známy v zásadě dva základní způsoby číslicového měření četnosti impulsů. První způsob číslicového měření četnosti impulsů je založen na počítání impulsů čítačem impulsů, který je řízen časovacím zařízením, které udává délku měřicích časových intervalů. V průběhu měřicího časového intervalu čítač impulsů počítá vstupní impulsy, přičemž na konci tohoto intervalu se informace o počtu impulsů přenese přes vyrovnávací pamět na zobrazovací jednotku. Po skončení měřicího intervalu se čítač impulsů vynuluje a počítání pokračuje v následujícím měřicím časovém intervalu, po jehož uplynutí opět dojde k přenosu informace na příslušnou zobrazovací jednotku a děj se znovu opakuje. Během počítání impulsů, kdy stav čítače impulsů se mění a postupně narůstá, údaj zobrazovací jednotky zůstává neměnný a odpovídá počtu impulsů napočítaných v předchozím měřicím časovém intervalu. Často se kvůli jednoduchosti vyhodnocení četnosti impulsů délka měřicích časových intervalů volí jako dekadický podíl nebo násobek hlavní jednotky času 1 s, například 0,1 s, 1 s, 10 s atd. Určitou nevýhodou tohoto způsobu číslicového měření četnosti impulsů je to, že měřiče četnosti založené na tomto principu vykazují nedostatečné dynamické vlastnosti, které zndsnadň.u jí jejich použití v případech, kdy dochází ke změnám měřené četnosti. V důsledku velké statistické fluktuace se tento typ číslicových měřičů četnosti nehodí pi'o měření velmi nízkých četností a také pro kontinuální sledování změny četnosti ve velkém rozsahu.Basically, two basic methods of digital pulse frequency measurement are known. The first method of digital pulse frequency measurement is based on counting pulses with a pulse counter, which is controlled by a timing device which indicates the length of the measuring time intervals. During the measuring time interval, the pulse counter counts the input pulses, and at the end of this interval the information on the number of pulses is transmitted via a buffer to the display unit. At the end of the measuring interval, the pulse counter is reset and the counting continues in the next measuring time interval, after which the information is again transmitted to the respective display unit and the process is repeated again. During pulse counting, when the state of the pulse counter changes and gradually increases, the display of the display unit remains unchanged and corresponds to the number of pulses counted in the previous measuring time interval. Often, due to the simplicity of pulse frequency evaluation, the length of the measurement time intervals is chosen as a decimal fraction or multiple of the main unit of time 1 s, for example 0.1 s, 1 s, 10 s, etc. A certain disadvantage of this method of digital pulse frequency measurement is based on this principle show insufficient dynamic properties, which make it easier to use them in cases where the measured frequency changes. Due to the large statistical fluctuation, this type of digital frequency meter is not suitable for measuring very low frequencies and also for continuously monitoring the change in frequency on a large scale.

Druhý způsob číslicového měření četnosti impulsů představuje vlastně číslicovou verzi analogového měřiče četnosti. V tomto případě jsou vstupní impulsy počítány čítačem impulsů, jehož stav je pravidelná snižován o určitou hodnotu, která je úměrná stavu počítača impulsů. Lze ukázat, že takový číslicový měřič četnosti impulsů reaguje na změnu měření četnosti v zásadě podobně jako analogový měřič četnosti. I zde po určité době, která závisí na frakci ý , snižování stavu čítače impulsů a na kmitočtu K pomocného sledu impulsů, z nichž každý vyvolá zmíněné snížení, dochází k ustálení rovnovážného stavu. Časový průběh odezvy tohoto číslicového měřiče četnosti impulsů na skokovou změnu četnosti vstupních impulsů je charakterizován časovou konstantou , jejíž hodnota je určena vztahemThe second method of digital pulse frequency measurement is actually a digital version of an analog frequency meter. In this case, the input pulses are counted by a pulse counter, the state of which is regularly reduced by a certain value, which is proportional to the state of the pulse computer. It can be shown that such a digital pulse frequency meter responds to a change in frequency measurement essentially similar to an analog frequency meter. Here, too, after a certain time, which depends on the fraction, the reduction of the state of the pulse counter and on the frequency K of the auxiliary sequence of pulses, each of which causes said reduction, the equilibrium state stabilizes. The time course of the response of this digital pulse frequency meter to a step change in the frequency of input pulses is characterized by a time constant, the value of which is determined by the relation

Γ log (^í)]Γ log (^ í)]

Analyzuje-li se vztah mezi rychlostí odezvy a střední kvadratickou chybou odezvy popsaného číslicového měřiče četnosti, dojde se k závěru, že pro danou rychlost odezvy je poměr střední kvadratické chyby k rychlosti odezvy u tohoto způsobu číslicového měření četnosti impulsů větší, než je optimálně dosažitelná nejmenší hodnota. Ukazuje se, že snížení střední kvadratické chyby při zadané rychlosti odezvy nebo zkrácení zpoždění odezvy - zvýšení její rychlosti - při dané střední kvadratické chybě odezvy je možné dosáhnout vhodným zajištěním snižování obsahu použitého čítače impulsů v době mezi dvě- ma po sobě následujícímu vstupnímu impulsu měřeného sledu. ·. .When analyzing the relationship between the response rate and the root mean square error of the response of the described digital frequency meter, it is concluded that for a given response rate the ratio of the mean square error to the response rate in this method of digital pulse rate measurement is greater than the optimally achievable minimum value. It turns out that reducing the mean square error at a given response speed or shortening the response delay - increasing its speed - at a given mean square error of response can be achieved by appropriately ensuring a reduction in the content of the pulse counter used between two consecutive input pulses of the measured sequence . ·. .

·< _:. . CS 2767248 B6 / / -' ’ ‘ . . * impulsů do vyrovnávací paměti 2 lze zajistit systéme logických členů ovládaných čís-;· _<:. . CS 2767248 B6 // - '''. . * pulses to buffer 2 can be provided by a system of logic members controlled by numbers;

lícovým dávkovacím obvodem 1 v .okamžiku, který následuje bezprostředně po příchodu ;/ vstupního impulsu. Číslicově řízený generátor A může být ovládán buá přímo stavem vyrov-/ návací paměti 2» nebo může obsahovat číslicově analogový převodník, který potom napěřo-/ vě řídí frekvenci tohoto generátoru 4. Ve funkci číslicové zobrazovací jednotky 5 se/ osvědčí zobrazení pomocí kapalných krystalů nebo pomocí světelných diod, přičemž při;the front dosing circuit 1 at the moment immediately following the arrival / input pulse. The numerically controlled generator A can either be controlled directly by the state of the buffer memory 2 or it can contain a digital-to-analog converter which then controls the frequency of this generator 4. In the function of the digital display unit 5, liquid crystal display or by means of light emitting diodes, while at;

vlastním přenosu dat z vyrovnávací paměti 2 je nutno přihlédnout k hodnotě přírůstku, ', o který se stav čítače 2 impulsu zvyšuje po každém vstupním impulsu přicházejícím na!In the actual data transfer from the buffer memory 2, it is necessary to take into account the value of the increment by which the state of the pulse counter 2 increases after each input pulse arriving at!

vstup číslicového měřiče četnosti. . . .» i.digital frequency meter input. . . . » and.

Z popisu funkce zařízení pro číslicové měření četnosti impulsů podle vynálezu je/ zřejmé, že v každém časovém okamžiku mezi:libovolnými dvěma po sobě následujícími impulsy na vstupu číslicového měřiče četnosti impulsů bude frekvence číslicově řízeného:From the description of the function of the device for digital pulse rate measurement according to the invention, it is clear that at any time between: any two consecutive pulses at the input of the digital pulse rate meter, the frequency will be digitally controlled:

generátoru 2 odpovídat stavu čítače 2 impulsů, který zaujme po příchodu prvního z těch-μ to impulsů. .μgenerator 2 correspond to the state of the pulse counter 2, which occupies after the arrival of the first of these pulses. .μ

Zařízení pro číslicové měření impulsů podle vynálezu najde uplatnění'zejména tam,μ kde se požaduje kontinuální sledování četnosti impulsů, které se obecně vyznačují sta-£ tistickým charakterem a kde je žádoucí zajistit optimální odezvu číslicového měřiče1’ četnosti impulsů vzhledem k rychlosti této odezvy a její střední kvadratické chybě. Takovými požadavky na měření četnosti impulsů se vyznačuje například oblast nukleární mě-I ’ řičí techniky, kde se často vyžaduje stanovení střední hodnoty četnosti impulsů odebí-7 raných z detektorů ionizujícího záření. . . . ^:i;The device for digital pulse measurement according to the invention finds application especially where continuous monitoring of the pulse frequency is required, which are generally characterized by a statistical character and where it is desirable to ensure optimal response of the digital pulse frequency meter with respect to the speed of this response and its mean square error. Such requirements for measuring the pulse frequency are characterized, for example, by the field of nuclear measuring technology, where it is often required to determine the mean value of the pulse frequency taken from ionizing radiation detectors. . . . ^: i;

Claims

• PATENTS / CLAIMS:

Device for digital measurement of pulse frequency, which consists of a pulse counter and a buffer, characterized in that a first output of a digital dosing circuit (1) is connected to the first input of the pulse counter (2), the input of which is the input of the device. the output of the digital dosing circuit (1) is connected to the second input of the buffer (3), to the first input of which the output of the pulse counter (2) is connected, the first output of the buffer (3) is connected to the input of the display unit (5) and the second output buffer (3) is connected to the input of a digitally controlled generator (4), the output of which is connected to the second input of the pulse counter (2).

1 drawing

CS 27G748 B6

Some shortcomings in the function of the known digital pulse rate meters, in particular as regards the continuous monitoring of changes in the measured pulse rates, are largely eliminated by the digital pulse rate measurement device according to the invention, which comprises a pulse counter and a buffer. The essence of the device is that the first output of the digital dosing circuit is connected to the first input of the pulse counter with the input for the evaluated sequence of irregularly distributed pulses. The second output of the digital dosing circuit is connected to the second input of the buffer, which is connected to the output of the pulse counter by the first input. One output of the buffer is connected to the evaluation unit and the other output to the input of the digitally controlled generator whose output is. connected to the second input of the pulse counter.

The device for digital pulse frequency measurement according to the invention achieves the optimum function of a digital frequency meter with regard to achieving the smallest possible fluctuation of its response at the desired response speed to a change in the measured pulse frequency, which is its great advantage. : _; .

The device makes it possible to realize the fact that the arrival of each input pulse of the evaluated sequence of irregularly distributed pulses causes the counter state to increase by a constant increment, which is selected according to the measurement conditions, always for a given case. At the same time, the frequency state is reduced by supplying regularly distributed pulses. The frequency of these pulses is determined by the current state of the counter. The measured frequency of the evaluated pulse train is in direct relation to the current state of the counter.

An example of an arrangement of a device for digital pulse frequency measurement is schematically indicated in the attached drawing.

A digital dosing circuit 1 is connected to the input of the device, the first output of which is connected to the first input of the pulse counter 2 and the second output to the second input of the buffer 3. The first input of the buffer 6 is connected to the output of the pulse counter 2.

A display unit 5 is connected to the first output of the buffer 3 and the input of a digitally controlled generator £ is connected to its second output. The output of the numerically controlled generator £ is connected to the second input of the pulse counter 2. . The input pulses of the measured pulse sequence are fed to a digital dosing circuit 6, which on the one hand ensures the increment of the pulse counter 2 by a certain selected constant increment and on the other hand controls the transmission of pulse counter 2 information to the buffer 3 which controls the frequency of the digitally controlled generator 6. whose output pulses gradually reduce the state of the 2 pulse counter. The resulting value of the measured pulse frequency is displayed on a display unit 5 sensing the state of the buffer 3, taking into account the correction for the magnitude of the constant increment of the pulse counter 2, which occurs after each input pulse. :.

The practical embodiment of the device for digital pulse frequency measurement according to the invention depends on the particular type of respective electronic circuits used, which can be easily assembled from commonly available integrated digital and analog circuits. For example, in the function of the pulse counter 2, a reversible decimal counter or a simple decimal counter with a parallel input can be used to provide an increment in the digital dosing circuit T 1 and with another input for counting downwards. Transmission of data characterizing the state of the counter